重力波の基礎研究

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重力波天文学を開拓するための研究計画を立て、それに基いて重点領域研究「重力波天文学」を申請した。超新星SN1987Aに伴う周期0.5msのパルサ-発見の報告に応じて、それから放射される4kHzの連続重力波を観測し得る最適検出法を研究した。それに従って共振型検出器が準備されたが、最近パルサ-の観測結果は混信によることが判明した。星の重力崩壊によって放射されるkHz帯の重力波パ-ストを観測し得るレ-ザ-干渉計の最適化と技術開発の目標を定めた。距離15Mpc以内(主に乙女座銀河団)では、重い星の重力崩壊が月に1回程度、連星中性子星の合体が年に1回程度起こると予想される。それに伴う重力波はh〜10^<-21>のパルス(hは時空の歪みの割合)に続いて準周期的振動をもつことが数値計算によって示された。この波形と重力崩壊過程及び崩壊後につくられる中性子星やブラックホ-ルの物理的性質との関係が明らかにされた。これらの理論的研究を基礎に、事象を観測するh〜10^<-21>の検出器から始め、波形を観測するh〜^<-22>の雑音限界を達成する干渉計の概念設計を行った。最適化によって基線長3km、折り返し回数約100を採用し、重力波に対する応答が波形を再現できることを確かめた。光子雑音を減らすためにkw級の超高安定レ-ザ-を開発し、調整を容易にするために光導入部を主干渉部を分離する方式を採用し、さらに光のリサイクリングによって光子雑音を1桁下げる。この設計思想に従って具体的研究計画を立てた。原理的に優れているFabry-Perot方式の干渉計を建設し、直接干渉を実現する。調整容易なDelay-Llne方式の基線を延ばし、長基線化に伴う問題点を解明する。高出力・超高安定のNdYAGレ-ザ-を開発する。この方針に従って研究グル-プを組織し分担課題を決めた。