余剰次元探査のための微小距離重力実験

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本研究では余剰次元探査を目的として、ワイヤーで懸架したねじれ振り子を用いて重力の逆二乗則からのずれを測定する実験を行っている。ねじれ振り子に重力による力を与えるため穴の開いた円盤をねじれ振り子の近くに配置しモーターで回転させ、ねじれ振り子の回転をレーザー干渉計によって読み取ることで重力の効果を測定する。以前は超伝導ピン止め効果によってテストマスを浮上させていた。また、Yaw方向の回転をコイル-磁石アクチュエータで制御していた。そのため、浮上するための磁石と、回転を制御するための磁石がテストマスに取り付けられていたが、こういった磁石のためにテストマスが外部磁場の影響を受け、これが実験の感度を制限する雑音となっていた。このような背景のもと、昨年度の春ごろからテストマスを超伝導ピン止め効果によってではなくワイヤーによって懸架し、さらに直行位相干渉計というセンサを用い、テストマスを制御せず、磁場雑音や制御の雑音に原理的に影響されないよう改良を行った。これにより本実験で問題となっていた雑音が低減した。また、直交位相干渉計では位相が90゜ずれた二つのレーザー干渉計によりテストマスの回転を読み取るが、実際にはこれが正確に90°とならずずれが生じる。このずれをフィッティングして補正することでこの位相のずれに起因する雑音を回避することができた。今年度は以上のような進展があった。しかし磁場雑音などが低減した後は不明の雑音が実験感度を制限しており、重力の逆二乗則の破れに対する感度において世界最高感度には達しなかった。今後はこの雑音を特定することが当面の本研究の課題である。