Detection theory for high-frequency gravitational waves with Rydberg atoms

Research Project

Project/Area Number	24K21548
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	早田次郎神戸大学, 理学研究科, 教授 (00222076)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	菅野優美九州大学, 理学研究院, 准教授 (70827427)
Project Period (FY)	2024-06-28 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000) Fiscal Year 2026: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000) Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	高周波重力波 / リュードベリ原子 / 電磁波誘起透明化 / エンタングルメント
Outline of Research at the Start	重力波干渉計LIGOが初めて重力波直接観測に成功して以来、重力波天文学の進展は目覚ましい。しかし、将来的には、さらに観測可能な振動数帯を広げていかなければならない。特に、10kHz以上の高周波重力波の検出が可能になれば、初期宇宙の相転移現象など基礎物理学の進展が期待される。申請者は、キャビティー内に磁場をかけると、GHz重力波が時間変動する電場に転換されることに着目した。つまり、高精度で電場を測定できればGHz重力波が検出できる。リュードベリ原子は電気双極子モーメントが大きいため、精度良く電場を測定できる。そこで、本研究では、リュードベリ原子を用いた高周波重力波検出の理論研究を行う。