Stochastic gravitational wave background search with KAGRA

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01899
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kuroyanagi Sachiko 名古屋大学, 理学研究科, 招へい教員 (60456639)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 重力波 / データ解析 / 宇宙物理

Outline of Final Research Achievements

In this study, we worked on establishing a data analysis framework for gravitational wave background. Initially, through theoretical research, we demonstrated that it is possible to identify the origin of background gravitational waves using features such as spectral shape, anisotropy, non-Gaussianity, and polarization. Additionally, using LIGO-Virgo-KAGRA O3 data, we have provided constraints on various early universe models. Furthermore, we developed data analysis codes specifically for non-Gaussian backgrounds and successfully improved computation speed using machine learning. Leveraging these experiences, we aim to contribute to O4 data analysis in the future. We also plan to enhance the accuracy of the non-Gaussian background analysis code developed in this study and create a tool usable for future analyses.

Free Research Field

宇宙物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

国際重力波検出器ネットワークに参加したばかりのKAGRAにとって、データ解析の体制を整えるのは急務である。本研究課題の成果により、KAGRAが世界的検出器ネットワークによる背景重力波探査に参加し、科学的成果を上げるための体制作りを推し進める役割を果たす。
一方、背景重力波は宇宙の起源を理解する上で、非常に興味深い観測対象である。本研究にて、背景重力波の特徴を取り出すデータ解析の体制を整えた上で、今後観測技術が向上することによって、初期宇宙からやってくる背景重力波を捉えることができれば、加速器実験では到底届かないような超高エネルギー物理を理解し、宇宙誕生の謎に迫ることができる。