Evaluation of sapphire mirror absorption for improvement of cryogenic gravitational wave detectors

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01913
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: Yamamoto Kazuhiro 富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (00401290)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三尾 典克 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70209724) ; 森脇 喜紀 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (90270470)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 重力波 / サファイア / 低温検出器 / 光吸収

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is (for improvement of gravitational wave telescope, especially, to reduce optical absorption of cooled mirror substrate) to develop measurement system of optical absorption at cryogenic temperature and method for evaluation of impurities which could cause absorption.
We developed cryostat with liquid nitrogen and helium and confirmed its performance. We also are developing optical system to measure absorption (including clean booth).
In order to evaluate impurities, temperature dependence (between 2K and room temperature) of magnetism of sapphire samples was measured. We found temperature dependence which might be caused by impurities. We are proceeding with analysis to derive kinds and concentration of impurities.

Free Research Field

重力波検出器の開発

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

重力波による天文学は近年確立された新しくかつホットな分野である。すでに他の手段では得られない様々な宇宙に関する知見を得ることができた。今後さらにこの分野を発展させるために望遠鏡の改良は必須である。この改良に対して本研究およびその後続の研究は貢献することができる。天文学は一般の人の興味をひきやすい分野であるので、科学への興味を引くことに貢献することができる。また光吸収の低減は他の精密測定分野もしくは物性においても重要であり、貢献することができる。