次世代レーザ干渉計型重力波検出器の低周波における極限感度の追求

現在、国立天文台三鷹キャンパスで、干渉計型重力波検出器TAMA300の開発が進められている。TAMA300は重力波に対する感度を着実に向上してきている。しかし、現実的な頻度で重力波を検出するためには、低周波における感度の向上が不可欠である。それは、興味のある重力波源が低周波に集中しているから、またそのような重力波源が豊富にあるからである。研究代表者は、次世代TAMA300をはじめとする将来の重力波検出器の低周波における極限感度の達成のための研究を行っている。現世代の干渉計において感度や検出頻度を制限するのは、鏡の熱雑音である。研究代表者は、東京大学地下で開発した短基線長干渉計により、これを世界で始めて世界の重力波検出器に先駆けて測定した。この結果は物理にとっても重要なものであり、昨年Phys.Rev.Lett.誌に掲載された。さらに、この装置を用いて、アメリカの大型干渉計型重力波検出器グループLIGOとの協力の下、サファイア基材を用いた干渉計を構築し、その熱雑音を世界で最も広い帯域で測定した。この熱雑音は熱弾性損失に由来する雑音であり、理論的な予言が行われていたものである。この測定を受けて、次世代LIGOはサファイアを採用しないことが内定した。また、低周波に特化し、振り子の熱雑音を測定するための装置を製作した。この研究のため、究極の超低周波重力波検出器であるスペース重力波検出器を計画しているNASAと協力を行い、準備を進めた。振り子の熱雑音の低減のための超低機械損失溶融石英ファイバの製造装置を作成、低周波での安定なセンサの光源となるヨウ素安定化レーザシステムを構築、初期試験用の低周波振り子を製作した。スペース重力波実験と地上実験の間のこの協力により、低周波における重力波の観測という目標に向かって技術や情報の交換も行われた。

現在、国立天文台三鷹キャンパスで、干渉計型重力波検出器TAMA300の開発が進められている。TAMA300は重力波に対する感度を着実に向上してきている。しかし、現実的な頻度で重力波を検出するためには、低周波における感度の向上が不可欠である。それは、興味のある重力波源が低周波に集中しているから、またそのような重力波源が豊富にあるからである。研究代表者は、次世代TAMA300をはじめとする将来の重力波検出器の低周波における極限感度の達成のための研究を行っている。現世代の干渉計において感度や検出頻度を制限するのは、鏡の熱雑音である。研究代表者は、東京大学地下で開発した短基線長干渉計により、これを世界で始めて世界の重力波検出器に先駆けて測定した。この結果は物理にとっても重要なものであり、昨年Phys.Rev.Lett.誌に掲載された。さらに、この装置を用いて、アメリカの大型干渉計型重力波検出器グループLIGOとの協力の下、サファイア基材を用いた干渉計を構築し、その熱雑音を世界で最も広い帯域で測定した。この熱雑音は熱弾性損失に由来する雑音であり、理論的な予言が行われていたものである。この測定を受けて、次世代LIGOはサファイアを採用しないことが内定した。また、低周波に特化し、振り子の熱雑音を測定するための装置を製作した。この研究のため、究極の超低周波重力波検出器であるスペース重力波検出器を計画しているNASAと協力を行い、準備を進めた。振り子の熱雑音の低減のための超低機械損失溶融石英ファイバの製造装置を作成、低周波での安定なセンサの光源となるヨウ素安定化レーザシステムを構築、初期試験用の低周波振り子を製作した。スペース重力波実験と地上実験の間のこの協力により、低周波における重力波の観測という目標に向かって技術や情報の交換も行われた。