重力波検出器の量子雑音低減に関する研究

引力波探测器量子降噪研究

• 批准号: 09J09448
• 负责人: 高橋 走
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J09448/
• 关键词: 重力波; 量子雑音; スクイーズド光

本年度は重力に対する基礎的研究として、nmスケールにおける重力法則の検証に関する実験を行った。nmスケールの実験系としては、Yb2分子の弱い結合状態を使用した。分子の結合エネルギーは分子間ポテンシャルによって決定されるため、これを測定することで分子間の重力を含むポテンシャルを決定することができる。分子間距離のような小さな距離領域で働く力はほぼCoulomb力で記述されるが、短距離における重力法則がNewtonの重力法則から10^22程度ずれていればCoulonb力からのずれが観測できると考えられる。逆に、実験によってNewton則からのずれが観測できなければ、Newton則は10^22の範囲で正しいということが言える。Yb2分子の結合エネルギーの測定には2光子光会合という技術を用いた。低温の原子ガスに対して原子の共鳴周波数に対応した周波数の光と、分子の結合エネルギーに対応した周波数差を持つ光の2本の光を照射すると、原子から分子が生成される。従って、2本の光の周波数差をスイープしつつ原子数を測定すると、周波数差が結合エネルギーと一致した際に原子数が減少するスペクトルを得ることができる。この方法では光の周波数差(100MHz程度)のコントロールがもっとも致命的なノイズ要因となるが、これを低減することはGPSを利用した精密発振器を使用すれば容易である。一般にレーザーの絶対周波数を精密にコントロールすることは困難であるが、この研究においてはこれは大きな問題とならないことが強みである。原子間のポテンシャルには既に評価の定まったモデルが存在し、このモデルには4つのフィッティングパラメータが存在する。本年度は実験的に6つのデータを取得することに成功し、その詳細な解析と誤差補正に成功した。

This year's は gravity に す seaborne る based research と し て, nm ス ケ ー ル に お け る laws of gravity の 検 card に masato す る be 験 を line っ た. nmスケ スケ スケ <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> て て て を and the <s:1> weak <s:1> binding state of Yb2 molecule を are used for <s:1> た. Molecular の エ ネ ル ギ ー は intermolecular ポ テ ン シ ャ ル に よ っ て decided さ れ る た め, こ れ を determination す る こ と で intermolecular の contains gravity を む ポ テ ン シ ャ ル を decided す る こ と が で き る. Small distance between molecules is の よ う な さ な distance field で 働 く force は ほ ぼ Coulomb force で account さ れ る が, short に お け る laws of gravity が Newton の laws of gravity か ら 10 ^ 22 degree ず れ て い れ ば Coulonb force か ら の ず れ が 観 measuring で き る と exam え ら れ る. Inverse に, be 験 に よ っ て Newton is か ら の ず れ が 観 measuring で き な け れ ば, Newton は 10 ^ 22 の van 囲 で is し い と い う こ と が said え る. The Yb2 molecule <s:1> combined with エネ ギ ギ ギ ギ <s:1> is used for the determination of に 2-photon light rendezvous と う technique を. Youdaoplaceholder6 is employed. Low-temperature の atomic ガ ス に し seaborne て の atom resonance frequency number に 応 seaborne し た cycle for の light と, molecular の combining エ ネ ル ギ ー に 応 seaborne し た cycle number of differential を hold 2 this の つ light の を sunlight す る と, atomic か ら molecular が generated さ れ る. 従 っ て, 2 this の の light cycle number of differential を ス イ ー プ し つ つ atomicity を determination す る と and cycle number of differential が エ ネ ル ギ ー と consistent し た interstate に atomicity が reduce す る ス ペ ク ト ル を have る こ と が で き る. こ の way で は の light cycle number of differential degree (100 MHZ) の コ ン ト ロ ー ル が も っ と も deadly な ノ イ ズ by と な る が, こ れ を low cut す る こ と は GPS を using し た precision 発 oscillator を use す れ ば easy で あ る. General に レ ー ザ ー の off cycle for seaborne を precision に コ ン ト ロ ー ル す る こ と は difficult で あ る が, こ の research に お い て は こ れ は big き な problem と な ら な い こ と が strong み で あ る. Between atoms の ポ テ ン シ ャ ル に は に review both 価 の set ま っ た モ デ ル が し, こ の モ デ ル に は 4 つ の フ ィ ッ テ ィ ン グ パ ラ メ ー タ が exist す る. This year は be 験 に 6 つ の デ ー タ を obtain す る こ と に successful し, そ の detailed analytical と な error correction に successful し た.

项目成果

量子光学的手法を用いた重力波検出器の感度向上実験

利用量子光学技术提高引力波探测器灵敏度的实验

• 发表时间: 2009
• 作者: 豊田優;中川大;石川智久;高橋走
• 通讯作者: 高橋走

squeezed光を用いた重力波検出器の感度向上実験

利用压缩光提高引力波探测器灵敏度的实验

• 发表时间: 2010
• 作者: Yu Toyoda;Miho Tamai;Kasumi Kashikura;Shunsuke Kobayashi;Yoichi Fujiyama;Tomoyoshi Soga;Yoh-ichi Tagawa;永澤済;高橋走
• 通讯作者: 高橋走

イッテルビウム原子の光会合分光による重力逆二乗則の検証実験

镱原子光学缔合光谱验证引力平方反比定律实验

• 发表时间: 2011
• 作者: 川田和正;他;K.Kawata for the Tibet AS_γ collaboration;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;福島靖之;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;福島靖之;福島靖之;K.Minami;K.Minami;南圭一;南圭一;永澤済;松田暁子;松田暁子;高橋走
• 通讯作者: 高橋走

量子光学的手法を用いた重力波検出器の感度向上実験II

量子光学法引力波探测器灵敏度提升实验II

• 发表时间: 2010
• 作者: 川田和正;他;K.Kawata for the Tibet AS_γ collaboration;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;福島靖之;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;福島靖之;福島靖之;K.Minami;K.Minami;南圭一;南圭一;永澤済;松田暁子;松田暁子;高橋走;永澤済;松田暁子;高橋走
• 通讯作者: 高橋走