重力波検出器ＫＡＧＲＡおよび次世代重力波検出器のための量子雑音低減法の開発

引力波探测器KAGRA量子降噪方法及下一代引力波探测器的开发

• 批准号: 17J01176
• 负责人: 長野 晃士
• 金额: $ 1.98万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01176/
• 关键词: 重力波; 重力波検出器; レーザー干渉計; 量子光学

本研究の目的は、重力波検出器KAGRAや次世代重力波検出器の原理的な雑音となると考えられている、レーザー光の量子雑音を低減する手法を開発することである。そのため、本年度は、KAGRAの観測運転に向けた干渉計コミッショニングや、日本の次世代重力波検出器である宇宙重力波検出器DECIGOの干渉計を制御を含んだ形でシミュレートする研究などを行った。以下、これらの研究実施状況について説明する。これまで、KAGRAは装置のインストールを行うフェイズであったが、KAGRAの性能を設計通り発揮させるためには、コミッショニングが必要である。2019年度は、実際にKAGRAのコミッショニングを他のKAGRAコラボレーターと協力して行った。コミッショニングの結果、KAGRAは量子雑音の一種であるショット雑音にせまる感度を達成した（ただし、現在のショット雑音は最終的なものより3桁程度悪い）。そして、2019年2月から、初めての重力波観測運転を開始した。KAGRAは、今後さらに感度向上を進める計画であるが、重力波物理学・天文学に寄与するための技術を開発する準備が整えられたと言える。また、KAGRAの後の日本の重力波検出器計画としてDECIGO計画が進められている。DECIGOの詳細な干渉計制御方式はこれまでほとんど検討されていなかった。そこで、量子雑音に制限されたDECIGOの目標感度を達成し、さらにその低減技術の可能性を探るために、制御方式を含んだ形での検討を初めて行った。結果として、DECIGOのような宇宙重力波検出器が1日以上安定な動作を続けられること、そして、制御による雑音を考慮しても、0.1 Hz付近では量子雑音に制限された感度を達成できることをシミュレーション上で初めて確認した。これは、量子雑音低減技術が将来の宇宙重力波検出器にも寄与することを示す重要な成果であった。

The purpose of this study is to test the principle of the KAGRA next-generation gravity wave generator in order to improve the performance of the gravity wave generator. For the first time, this year's program, the KAGRA instrument has been designed to measure the performance of the next-generation gravity wave generator, the next-generation gravity wave generator, the cosmic gravity wave exporter, and the DECIGO system. In the following, we will conduct a study on the implementation of the situation. The performance of the KAGRA equipment is not required. The performance of the KAGRA device is not required. In the year 2019, the KAGRA

项目成果

光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発（３）

利用光辐射压的镜子光悬浮技术的开发（3）

• 发表时间: 2017
• 作者: 長野晃士;和田祥太郎;川﨑拓也;道村唯太;牛場崇文;松本伸之;安東正樹
• 通讯作者: 安東正樹

Prospects for gravitational-wave polarization tests from compact binary mergers with future ground-based detectors

• DOI: 10.1103/physrevd.100.042001
• 发表时间: 2019-04
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: H. Takeda;A. Nishizawa;K. Nagano;Y. Michimura;K. Komori;M. Ando;K. Hayama

干渉計統合試験用プラットフォームの開発

干涉仪综合测试平台开发

• 发表时间: 2018
• 作者: 長野晃士;下田智文;道村唯太;安東正樹
• 通讯作者: 安東正樹

An arm length stabilization system for KAGRA and future gravitational-wave detectors

• DOI: 10.1088/1361-6382/ab5c95
• 发表时间: 2019-10
• 期刊: Classical and Quantum Gravity
• 影响因子: 3.5
• 作者: T. Akutsu;M. Ando;K. Arai;Y. Arai;S. Araki;A. Araya;N. Aritomi;Y. Aso;S. Bae;Y. Bae;L. Baiotti;R. Bajpai;M. Barton;K. Cannon;E. Capocasa;M. Chan;C. Chen;K. Chen;Y. Chen;H. Chu;Y. Chu;K. Doi;S. Eguchi;Y. Enomoto;R. Flaminio;Y. Fujii;M. Fukunaga;M. Fukushima;G. Ge;A. Hagiwara;S. Haino;K. Hasegawa;H. Hayakawa;K. Hayama;Y. Himemoto;Y. Hiranuma;N. Hirata;E. Hirose;Z. Hong;B. Hsieh;G-Z. Huang;P. Huang;Y. Huang;B. Ikenoue;S. Imam;K. Inayoshi;Y. Inoue;K. Ioka;Y. Itoh;K. Izumi;K. Jung;P. Jung;T. Kajita;M. Kamiizumi;S. Kanbara;N. Kanda;G. Kang;K. Kawaguchi;N. Kawai;T. Kawasaki;C. Kim;J. Kim;W. Kim;Y. Kim;N. Kimura;N. Kita;H. Kitazawa;Y. Kojima;K. Kokeyama;K. Komori;A. Kong;K. Kotake;C. Kozakai;R. Kozu;R. Kumar;J. Kume;C. Kuo;H. Kuo;S. Kuroyanagi;K. Kusayanagi;K. Kwak;H. Lee;H. W. Lee;Ray-Kuang Lee;M. Leonardi;L. Lin;C.Y. Lin;F. Lin;G. Liu;L. Luo;M. Marchiò;Y. Michimura;N. Mio;O. Miyakawa;A. Miyamoto;Y. Miyazaki;K. Miyo;S. Miyoki;S. Morisaki;Y. Moriwaki;M. Musha;K. Nagano;S. Nagano;K. Nakamura;H. Nakano;M. Nakano;R. Nakashima;T. Narikawa;R. Negishi;W. Ni;A. Nishizawa;Y. Obuchi;W. Ogaki;J. Oh;S. Oh;M. Ohashi;N. Ohishi;M. Ohkawa;N. Ohmae;K. Okutomi;K. Oohara;C. Ooi;S. Oshino;K. Pan;H. Pang;J. Park;F. Arellano;I. Pinto;N. Sago;S. Saito;Y. Saito;K. Sakai;Y. Sakai;Y. Sakuno;S. Sato;T. Sato;T. Sawada;T. Sekiguchi;Y. Sekiguchi;S. Shibagaki;R. Shimizu;T. Shimoda;K. Shimode;H. Shinkai;T. Shishido;A. Shoda;K. Somiya;E. Son;H. Sotani;R. Sugimoto;T. Suzuki;H. Tagoshi;H. Takahashi;R. Takahashi;A. Takamori;S. Takano;H. Takeda;M. Takeda;H. Tanaka;K. Tanaka;T. Tanaka;S. Tanioka;E. Martín;D. Tatsumi;S. Telada;T. Tomaru;Y. Tomigami;T. Tomura;F. Travasso;L. Trozzo;T. Tsang;K. Tsubono;S. Tsuchida;T. Tsuzuki;D. Tuyenbayev;N. Uchikata;T. Uchiyama;A. Ueda;T. Uehara;K. Ueno;G. Ueshima;F. Uraguchi;T. Ushiba;M. Putten;H. Vocca;J. Wang;C. Wu;H. Wu;S. Wu;W-R. Xu;T. Yamada;K. Yamamoto;T. Yamamoto;K. Yokogawa;J. Yokoyama;T. Yokozawa;T. Yoshioka;H. Yuzurihara;S. Zeidler;Y. Zhao;Z. Zhu

First cryogenic test operation of underground km-scale gravitational-wave observatory KAGRA

• DOI: 10.1088/1361-6382/ab28a9
• 发表时间: 2019-01
• 期刊: Classical and Quantum Gravity
• 影响因子: 3.5
• 作者: T. Akutsu;M. Ando;K. Arai;Y. Arai;S. Araki;A. Araya;N. Aritomi;H. Asada;Y. Aso;S. Atsuta;K. Awai;S. Bae;L. Baiotti;M. Barton;K. Cannon;E. Capocasa;C. Chen;Ting-Wai Chiu;K. Cho;Y. Chu;K. Craig;W. Creus;K. Doi;K. Eda;Y. Enomoto;R. Flaminio;Y. Fujii;M. Fujimoto;M. Fukunaga;M. Fukushima;T. Furuhata;A. Hagiwara;S. Haino;K. Hasegawa;K. Hashino;K. Hayama;S. Hirobayashi;E. Hirose;B. Hsieh;C-Z. Huang;B. Ikenoue;Y. Inoue;K. Ioka;Y. Itoh;K. Izumi;T. Kaji;T. Kajita;M. Kakizaki;M. Kamiizumi;S. Kanbara;N. Kanda;S. Kanemura;M. Kaneyama;G. Kang;J. Kasuya;Y. Kataoka;N. Kawai;Seiji Kawamura;T. Kawasaki;Chunglee Kim;J. Kim;Jimin Kim;W. Kim;Y. M. Kim;Nobuhiro Kimura;T. Kinugawa;S. Kirii;Y. Kitaoka;H. Kitazawa;Y. Kojima;K. Kokeyama;K. Komori;A. Kong;K. Kotake;R. Kozu;R. Kumar;H. Kuo;S. Kuroyanagi;Hyun Kyu Lee;Ho Lee;H. W. Lee;M. Leonardi;C. Lin;F. Lin;F. Lin;Guo-Chin Liu;Y. Liu;E. Majorana;S. Mano;M. Marchiò;T. Matsui;F. Matsushima;Y. Michimura;N. Mio;O. Miyakawa;A. Miyamoto;T. Miyamoto;K. Miyo;S. Miyoki;W. Morii;S. Morisaki;Y. Moriwaki;T. Morozumi;I. Murakami;M. Musha;K. Nagano;S. Nagano;Kouji Nakamura;Takashi Nakamura;Hiroyuki Nakano;M. Nakano;K. Nakao;Y. Namai;T. Narikawa;L. Naticchioni;L. Quynh;W. Ni;W. Ni;Atsushi Nishizawa;Y. Obuchi;T. Ochi;J. Oh;Seog Oh;M. Ohashi;N. Ohishi;M. Ohkawa;K. Okutomi;K. Ono;K. Oohara;C. Ooi;S. Pan;J. Park;F. Arellano;I. M. Pinto;N. Sago;Motoyuki Saijo;Y. Saito;S. Saitou;K. Sakai;Y. Sakai;M. Sasai;M. Sasaki;Y. Sasaki;N. Sato;S. Sato;Takashi Sato;Y. Sekiguchi;Naoki Seto;Masaru Shibata;T. Shimoda;H. Shinkai;T. Shishido;A. Shoda;K. Somiya;E. Son;A. Suemasa;T. Suzuki;H. Tagoshi;H. Tahara;H. Takahashi;R. Takahashi;A. Takamori;H. Takeda;Hidekazu Tanaka;K. Tanaka;Toshiyuki Tanaka;S. Tanioka;E. Martín;D. Tatsumi;S. Terashima;T. Tomaru;T. Tomura;F. Travasso;K. Tsubono;S. Tsuchida;N. Uchikata;T. Uchiyama;A. Ueda;T. Uehara;T. Uehara;S. Ueki;K. Ueno;F. Uraguchi;T. Ushiba;M. V. Putten;H. Vocca;S. Wada;T. Wakamatsu;Y. Watanabe;W. R. Xu;Takahiro Yamada;A. Yamamoto;Kazuhiro Yamamoto;S. Yamamoto;Takahiro Yamamoto;K. Yokogawa;J. Yokoyama;T. Yokozawa;T. Yoon;T. Yoshioka;H. Yuzurihara;S. Zeidler;Z. H. Zhu