2021 Fiscal Year Annual Research Report
原始重力波の直接観測に向けた波形干渉を用いたレーザー干渉計の実験実証
| Project/Area Number |
20H01938
|
|---|
| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
|---|
Principal Investigator |
和泉 究 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (20816657)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | レーザー干渉計 / 重力波 / 天文学 / 宇宙論 / 観測装置 / 精密計測 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、申請者が考案するバックリンク・ファブリ・ペロ干渉計（旧称：波形干渉を用いた新しいレーザー干渉計）を実験実証することで、これまで実現の目処がたっていなかった初期宇宙で発生したとされる原始重力波の直接観測の実現性を向上させることである。研究実施計画に基づき、R3年度は(i)光学実験系の組み上げ完了(ii)干渉計信号取得に必要な電子回路および位相読み出し装置（フェーズメータと呼ぶ）の設置を目指して活動した。 (i)本実証実験の目標は、バックリンク・ファブリ・ペロ干渉計を用いることで、レーザー周波数雑音の成分のみを重力波読み出し信号から除去する機能を実証することである。前年度までに実験系の心臓部であるファブリ・ペロ共振器の実装を完了していた。これを受けてR3年度では、ファブリ・ペロ共振器への光導入経路・信号取得光路の設置を遅滞なく完了させた。本セットアップを用いて、ファブリ・ペロ共振器の光学特性が概ね設計どおりであることを実験的に確認した。 (ii)本干渉計実験におけるレーザー光量の読み出しに必要な光検出器を含む電子回路の準備にあたった。これまでに設計をおおむね完了しており、必要な回路の50%程度が製作できた。フェーズメータに関しては、インハウス開発する予定であったが、実験の進度を加速するため、当面は市販の装置で代替することを検討している。
また、バックリンク・ファブリ・ペロ干渉計の概念を詳述した論文がProgress of Theoretical and Experimental Physics誌に掲載されるとともに、同誌のEditor's choiceとして評価された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
進捗の点検・評価軸として、R3年度では次に示す2つのマイルストーンを設けた。(a)光学実験系の組み上げ完了(b)干渉計信号取得系と処理系の設計着手。いずれのマイルストーンも遅滞なく達成しており、提案研究は順調に進んでいると判断できる。
(a)必要となる光学部品を選定・調達し、それらを実験室光学定盤の上に組み上げた。実際に本セットアップを用いて、心臓部となるファブリ・ペロ共振器の光学特性の評価を実施した。 (b)干渉計信号取得系と処理系、特に光検出器を含む電子回路系についての設計に予定どおり着手できた。これまでに設計は概ね完了しており、実際におよそ半数の装置の製作を完了しつつある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究活動は当初の研究予定からほぼ遅滞がなく進んでいる。R4年度では本研究提案の最終年度にあたり、実際にバックリンク・ファブリ・ペロ干渉計の動作を実証し、そのユニークな機能であるレーザー周波数雑音の除去の実証を目指す。当初からの予定どおり、レーザー周波数雑音の抑圧比として100倍以上の到達を目標とする。
すでに実験系は完成系に近づいており、遅滞なく上記の実証実験が実施できる見通しである。
|
