低温レーザー干渉計プロトタイプ

• Project/Area Number: 14047204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大橋 正健 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (80213833)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三代木 伸二 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (20302680) ; 内山 隆 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (60361656) ; 辰巳 大輔 国立天文台, 光赤外研究部, 主任研究員 (70333276) ; 寺田 聡一 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究員 (30357545)
• Project Period (FY): 2002 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥335,000,000 (Direct Cost: ¥335,000,000); Fiscal Year 2005: ¥44,400,000 (Direct Cost: ¥44,400,000); Fiscal Year 2004: ¥118,300,000 (Direct Cost: ¥118,300,000); Fiscal Year 2003: ¥95,500,000 (Direct Cost: ¥95,500,000); Fiscal Year 2002: ¥76,800,000 (Direct Cost: ¥76,800,000)
• Keywords: 重力波 / レーザー干渉計 / 低温 / 宇宙物理

Research Abstract

本研究の目的は、計画研究(本特定領域、以下同様)「低温鏡の開発」で開発・製作されるサファイアミラーと計画研究「低温懸架系の開発」で開発・製作される低温防振系を組み込んで、基線長100mの低温レーザー干渉計プロトタイプを構築することである。初年度の平成14年度には、神岡鉱山内に100m×100mのL字型トンネルを掘削した後に、実験室環境を整備した。平成15年度は、中央実験室部分にモードクリーナー用真空タンクを設置し、レーザーを組み込んで高安定光源を製作した。また、低温ミラーを格納するクライオスタットを設計し、その実機モデルを製作して冷却特性や振動特性を測定した。特に、これまでより2桁振動の少ないパルスチューブ方式冷凍機が開発されたので、それを組み込んだ特性試験を繰り返し行った。これらと平行して低温レーザー干渉計のデザインについて検討し、デザインレポートとしてまとめた。平成16年度はクライオスタット1基を神岡坑内に設置し、冷却テストおよび振動環境測定を行った。その後、さらにクライオスタット2基とそれをつなぐ100m真空パイプや真空タンクを設置して、CLIOレーザー干渉計の片側部分が完成した。最終年度となる平成17年度は、残るクライオスタット1基などを設置し、真空・低温系全体が完成した。以上の準備のもと、基線長100mのレーザー干渉計を組み上げ、低温での運転に成功した。同時に、その雑音スペクトルを取得した。
一方、本研究は計画研究「地球物理への応用」と共同で基線長100mの高感度レーザー歪計を設置し、地球物理観測の情報を重力波観測にいかすことも重要な課題としている。この装置は平成14年度に完成し、平成16年度に設置した超伝導重力計とともに観測を続けており、今後の重力波観測に必要となるデータが取得できるようになった。

Research Products

• [Journal Article] Manufacturing of a 10-km-scale radius-of-curvature surface by use of a thin-film coating technique (2005)
  • Author(s): S.Miyoki, et al.
  • Journal Title: Optics Letters 30・11 Pages: 1399-1401
• [Journal Article] High-resolution analysis of the gravest seismic normal modesafter the 2004 Mw=9 Sumatra earthquake using superconducting gravimeter data (2005)
  • Author(s): S.Rosat, M.Ohashi, et al.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters 32・13
• [Journal Article] Observation results by the TAMA300 detector on gravitational wave bursts from stellar-core collapses (2005)
  • Author(s): M.Ando, M.Ohashi, et al.
  • Journal Title: Physical Review D 71・8 Pages: 82002-82002
• [Journal Article] A 100m laser strainmeter system in the Kamioka mine, Japan, for precise observations of tidal strains (2005)
  • Author(s): S.Takemoto, M.Ohashi, et al.
  • Journal Title: Journal of Geodynamics 41・1-3 Pages: 23-29
• [Journal Article] Burst wave analysis of TAMA300 data with the ALF filter (2005)
  • Author(s): T.Akutsu, M.Ohashi, et al.
  • Journal Title: Classical and Quantum Gravity 22・18
• [Journal Article] Calibration of TAMA300 in time domain (2005)
  • Author(s): S.Telada, et al.
  • Journal Title: Classical and Quantum Gravity 22・18
• [Journal Article] Status of the CLIO project (2004)
  • Author(s): S.Miyoki, et al.
  • Journal Title: Classical and Quantum Gravity 21・5
• [Journal Article] Ultrastable performance of an underground-based laser interferometer observatory for gravitational waves (2004)
  • Author(s): S.Sato, et al.
  • Journal Title: Physical Review D 69・10 Pages: 102005-102005
• [Journal Article] Coincidence analysis to search for inspiraling compact binaries using TAMA300 and LISM data (2004)
  • Author(s): H.Takahashi, et al.
  • Journal Title: Physical Review D 70・4 Pages: 42003-42003
• [Journal Article] A 100m laser strainmeter system installed in a 1 km deep tunnel at Kamioka, Gifu, Japan (2004)
  • Author(s): S.Takemoto, et al.
  • Journal Title: Journal of Geodynamics 38・3-5 Pages: 477-488
• [Publications] K.Kuroda et al.: "Japanese large-scale interferometers"Class.Quantum Grav.. 19・7. 1237-1245 (2002)
• [Publications] T.Tomaru et al.: "Thermal lensing in cryogenic sapphire substrates."Class.Quantum Grav.. 19・7. 2045-2049 (2002)
• [Publications] N.Sato et al.: "Force measurements of a superconducting-lm actuator for a cryogenic interferometric gravitational-wave detector"Cryogenics. 43・7. 425-429 (2003)
• [Publications] M.Ohashi et al.: "Design and construction status of CLIO"Class.Quantum Grav.. 20・17. S599-S608 (2003)
• [Publications] 磯部, 岡村, 佐藤, 辻, 吉澤, 渡邊編: "天文の事典"朝倉書店. 676 (2003)
• [Publications] S.Nagano, et al.: "Development of a Light Source with an Infection-locked Nd:YAG Laser and a Ring-Mode Cleaner for the TAMA300 Gravitational-wave Detector"Review of Scientific Instruments. 73・5. 2136-2142 (2002)
• [Publications] T.Tomaru, et al.: "Evaluation of the Performance of Polished Mirror Surfaces for the TAMA Gravitational Wave Detector by Use of a Wave-Front Tracing Simulation"Applied Optics. 41・28. 5913-5920 (2002)
• [Publications] T.Tomaru, et al.: "Maximum heat transfer along a sapphire suspension fiber for a cryogenic interferometric gravitational wave detector"Physics Letters A. 301・3-4. 215-219 (2002)