2020 Fiscal Year Annual Research Report
極初期宇宙からの重力波の検出に向けた信号処理手法の開発
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20J21866
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
粂 潤哉 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 重力波 / 雑音除去 / KAGRA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は独立成分解析(ICA)という信号処理手法を、重力波データ解析における非ガウス雑音の除去手法として実装・開発することに注力した。これまでの研究では、最も単純なモデルである線形瞬時混合を仮定したICAが、プロトタイプのKAGRAデータ、iKAGRAデータ中で支配的だった地面振動震雑音を部分的に削減することを確認していた。しかしながら、地震雑音はコンパクト連星合体からの重力波の観測周波数帯域に比べて非常に低い周波数で問題となるものであり、重力波の観測帯域における独立成分解析の有効性の検証は未達成であった。そこで本年度は、最新のKAGRAデータと新たに設置された環境モニター(PEM)によって可能となった、数百Hzの観測周波数帯域での解析を行った。具体的には、数百Hzの周波数帯域に感度を持つマイクロフォンを用いて独立成分解析を適用することにより、検出器データから音響雑音の除去を目指したものである。本解析を行うにあたり、より効果的に線型に結合した雑音を分離できるよう、瞬時混合ICAを周波数に依存した混合モデルに拡張した。その結果、PEMグループによって行われたinjectionテストにおいて人為的に発生させた音響雑音を、コンシステントに削減することに成功した。これにより新たに実装したICAの正当性が担保されたため、KAGRA初の本格稼動時のデータ、O3GKデータに対しての適用も試み、観測データにおける雑音除去にも成功している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、本研究計画の根幹をなす解析手法の拡充や、実データ解析で一定の成果を上げることに成功した。その一方で、極初期宇宙からの重力波信号源についての理解を深めるために、現象論的に着目されているモデルにおけるヘリカルな原始重力波の生成についての理論的研究も進めた。その一環として、インフレーション中におけるヘリカルな原始重力波の生成において、量子論的効果により同時に起こると期待されるレプトン数生成に関する研究に取り組んだ。特に重力的Chern-Simons項の効果を考えた際に問題となる紫外発散に関する考察を行い、物質数生成に関する帰結がどのように変更されるかについて重要な示唆を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究課題としては、非線形効果を取り入れたICAモデルの実装が真っ先に挙げられる。KAGRAのような地上重力波検出器においても非線形雑音の存在は確認されており、ICAは原理的にそのような雑音にも対処可能であるというのは大きな特徴である。宇宙検出器での前景雑音除去問題への適用を始める前に、地上検出器データでの雑音除去に関する解析を通して、ICAを最大限効果的に開発・実装することを目指す。
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Research Products
(12 results)
