Characterization of mirror birefringence fluctuations for next generation gravitational wave detectors

• Project/Area Number: 24K00640
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 道村 唯太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80747006)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小森 健太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50897650)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2027: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2026: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2025: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2024: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 複屈折 / 偏光 / 結晶 / 重力波 / レーザー干渉計

Outline of Research at the Start

本研究では、鏡の複屈折変動を世界最高精度で測定する装置を開発し、重力波望遠鏡に結晶性の鏡は使えるのか？ という問いに実測で答える。LIGOやKAGRAのようなレーザー干渉計型重力波望遠鏡の感度は、鏡表面の熱的振動から来る熱雑音で制限されている。そこで次世代望遠鏡では、機械的散逸が小さい結晶性の鏡を採用し、この熱雑音を1桁下げることが計画されている。我々は近年、従来注目されてきた複屈折による光学ロスだけでなく、複屈折の時間変動が新たな雑音源になる可能性を指摘した。本研究では、シリコンやサファイアといった有望視されている素材の複屈折変動を世界で初めて実測し、将来の重力波望遠鏡開発に知見を与える。