权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Ground state cooling of a suspended mirror

悬浮镜的基态冷却

基本信息

批准号：
16J01010
负责人：
小森健太郎
金额：
$ 1.79万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01010/
关键词：
重力波オプトメカニクス重力波実験

项目摘要

レーザー光と機械振動子の結合系を記述するオプトメカニクスの技術を用いることで、レーザー光の輻射圧を利用して振動子の変位量を小さくし実効温度を低下させることが可能となり、究極的には巨視的な振動子の量子力学的な性質を明らかにすることができると期待されている。量子力学における重力の役割を検証するためには様々な質量スケールの振動子を用いることが重要であるが、中でも私たちは、重力波検出器の精密測定技術を応用することができる懸架された鏡(質量はmg程度)に着目し、巨視的重ね合わせ状態の生成に向けて、懸架鏡の振動モードを基底状態まで冷却することを目指した。mgスケールの振動子を冷却するため、棒状鏡をねじれ振り子として用いてその両端で光共振器を構築し、差動信号を取得して回転モードを測定するという新たな手法を考案した。この手法の主な利点は、回転モードは通常の振り子モードと比較して共振周波数が非常に低いため、冷却の障害となる熱雑音を小さく抑えることができる点である。基底状態冷却のためには、着目している振動モードが量子輻射圧揺らぎで駆動されることが必要条件となるため、まずは棒状鏡の回転モードで量子輻射圧揺らぎを観測することを目標とした実験を行った。試験マスとなる振動子は、質量10 mg、長さ15 mmの棒状鏡を直径6umの炭素繊維で懸架したものである。結果として、量子輻射圧揺らぎと測定された雑音の信号雑音比0.14±0.03を達成した。これは、100 Hz付近の輻射圧揺らぎ測定における世界最高の結果であり、mg-g程度の質量の振動子を用いた測定においても世界最高の結果である。今後はさらなる雑音低減や、曲率つき鏡を両端に配置したダンベル型のねじれ振り子光共振器の開発などを行い、より高い信号雑音比での輻射圧揺らぎの観測、および基底状態までの冷却を目指す。

The combination of light and mechanical vibrators is described in detail. The technology of light and mechanical vibrators is used in the field of radiation. The potential of vibrators is small. The temperature is low. The quantum mechanical properties of vibrators are possible. Quantum mechanics is an important tool for the identification of gravitational forces and the application of mass to vibration. It is also an important tool for the precise measurement of gravitational wave detectors. It is also an important tool for the identification of suspension mirrors (mass in mg) and the generation of macroscopic superposition states. It is also an indicator of the vibration of suspension mirrors and the cooling of base states. A new method for obtaining the differential signal of an optical resonator is proposed. The main advantages of this method are that the resonance frequency of the return tube is very low compared with that of the usual oscillator tube, and the thermal noise due to cooling obstacles is small and suppressed. The state of the substrate is cooled, and the vibration of the substrate is measured. The vibrating rod has a mass of 10 mg and a length of 15 mm. The diameter of the rod is 6um. The suspension is made of carbon. The results show that the signal-to-noise ratio of 0.14±0.03 is achieved. The highest results in the world are obtained by measuring the radiation voltage at 100 Hz and by measuring the mass of the oscillator at mg-g. In the future, low noise reduction, curvature, mirror end configuration, single mode, oscillator optical resonator development, high signal-to-noise ratio, radiation voltage measurement, substrate state, and cooling instructions will be provided.