2020 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehensive search for anisotropy in the speed of light using an optical ring cavity
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18H01224
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
道村 唯太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80747006)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ローレンツ不変性 / 異方性 / 光共振器 / 標準理論 / 相対性理論 / 干渉計 / レーザー / 対称性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では2つの非対称光リング共振器を用いて、回転させながらその共振周波数差を測定することで、世界最高精度での光速の異方性探査を行う。光速の異方性探査は、光子のローレンツ不変性の破れ探査に相当する。ローレンツ不変性は全ての物理学の基礎となっているが、統一理論に向けた理論的研究や宇宙観測から破れの可能性が示唆されている。
我々はこれまで、試作機を用いて光速の行き帰りの差に対して、世界最高精度となる6×10^{-15}の上限値を得ている。現在の精度は装置の回転に伴う雑音に制限されており、精度向上のためには振動感度が低い光学系の開発と振動の少ない回転台の開発が必要である。
2019年度は、これまで開発してきた、振動感度の低いモノリシック光学系を大型化した回転台の上に載せ、初の統合試験を行った。回転台の静止時と回転時の雑音レベルを比較したところ、ほぼ変わらない感度を得ることに成功した。フロアレベルとしては、回転周波数である0.1 Hzで4e-13 /rtHz程度の相対周波数感度を得た。これはこれまでの回転時の雑音レベルと比べ、2桁近く小さい。一方で、回転に同期した雑音が確認され、0.1 Hzで5e-12 /rtHz程度の高さを持つ雑音ピークがあった。
そこで2020年度は、この雑音ピークの原因の特定に向け、ファイバ光学系の改良や散乱光対策を進めた。また、温湿度計などの環境センサの導入を行った。さらに、制御の安定性向上のために、実験室空調の見直しや、光共振器の自動ロックシステムの開発、遮光シールドの導入などを進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
回転に同期する雑音源の特定には至っていないものの、フロアレベルではすでに先行研究を上回る性能を達成することができており、装置も完成しているため、順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、雑音の低減を行っていく。回転に同期する雑音が十分小さくなり次第、観測運転を開始する。
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[Journal Article] Improvement of the Target Sensitivity in DECIGO by Optimizing Its Parameters for Quantum Noise Including the Effect of Diffraction Loss2021
Author(s)
Tomohiro Ishikawa, Shoki Iwaguchi, Yuta Michimura, Masaki Ando, Rika Yamada, Izumi Watanabe, Koji Nagano, Tomotada Akutsu, Kentaro Komori, Mitsuru Musha, Takeo Naito, Taigen Morimoto, Seiji Kawamura
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Journal Title
Galaxies
Volume: 9
Pages: 14
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Quantum Noise in a Fabry-Perot Interferometer Including the Influence of Diffraction Loss of Light2021
Author(s)
Shoki Iwaguchi, Tomohiro Ishikawa, Masaki Ando, Yuta Michimura, Kentaro Komori, Koji Nagano, Tomotada Akutsu, Mitsuru Musha, Rika Yamada, Izumi Watanabe, Takeo Naito, Taigen Morimoto, Seiji Kawamura
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Journal Title
Galaxies
Volume: 9
Pages: 9
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Optimization of quantum noise by completing the square of multiple interferometer outputs in quantum locking for gravitational wave detectors2020
Author(s)
Rika Yamada, Yutaro Enomoto, Atsushi Nishizawa, Koji Nagano, Sachiko Kuroyanagi, Keiko Kokeyama, Kentaro Komori, Yuta Michimura, Takeo Naito, Izumi Watanabe, Taigen Morimoto, Masaki Ando, Akira Furusawa, Seiji Kawamura
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Journal Title
Physics Letters A
Volume: 384
Pages: 126626
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 超精密フォーメーションフライト実証機SILVIAによる重力波観測の可能性2020
Author(s)
道村唯太, 五十里哲, 安東正樹, 伊藤琢博, 河野功, 船木一幸, 坂井真一郎, 和泉究, 長野晃士, 佐藤修一, 武者満, 佐藤訓志, 山田克彦, 松尾太郎, 金田英宏, 川村静児, 阿久津智忠, 正田亜八香, SILVIA 検討グループ
Organizer
第64回宇宙科学技術連合講演会
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