2017 Fiscal Year Annual Research Report
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26000005
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
梶田 隆章 東京大学, 宇宙線研究所, 教授
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| Project Period (FY) |
2014 – 2018
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| Keywords | 重力波 / 中性子星連星 / レーザー干渉計 / ブラックホール / 一般相対性理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、サファイア鏡を完成させ、これをKAGRAに装着する作業が進められた。これまでにトンネル部分の湧水対策および中央・両端エリアのクリーン化は完了しており、高性能ミラーを扱える環境が整っていた。まず、本物のサファイア鏡を吊る前に、サファイアのダミーを低温懸架系に吊して、強度試験及び冷却テストが実行された。サファイア鏡はサファイアワイヤーで吊られるが、その接触点には「耳」と呼ばれるサファイア製のプリズムが接着され、それと懸架系上段に取り付けられたサファイア製の板バネの間にサファイアワイヤーがかけられた。この作業は、追加配分で購入したクリーン服を利用して行っており、クリーン作業に寄与している。その懸架状態で冷却テストが行われ、予想どおりもしくはそれ以上の冷却スピードが得られたことは特筆すべきことである。これは今後の低温と常温を繰り返して行われるコミッショニング期間を短縮するのに大きく寄与することになる。また低温懸架系の上段となる多段防振系も2基が完成した。年度末には、この2つの装置(低温懸架系および多段防振系)を合体させたシステムに、本物のサファイア鏡が吊るされ、KAGRA防振・懸架系がついに組み上がった。現在は、この高さ14mにもおよぶ巨大な低温鏡システムの動作試験が行われており、マイケルソン干渉計を構成した状態での低温運転が開始された。
一方、KAGRAに装着されるサファイア鏡4個についても最終的な製作が進められた。残念ながら1個については研磨が終了したところで年度末となったが、3つのサファイア鏡は仕様通りに仕上がったことが確認されており(LIGOの計測ラボに持ち込んで測定した)、KAGRAがそのパイオニアとなっている低温レーザー干渉計の時代が始まったことになる。残る1個も平成30年夏にはコーティング作業が終わってサファイア鏡となり、これら4個の高性能サファイア鏡は順次KAGRAに装着されていき、平成30年度末までにはリサイクリング機能を組み込んだ低温レーザー干渉計が誕生する予定である。
以上の干渉計構築作業と並行して、国際共同観測ネットワーク参加の取り組みも進められた。まず、平成29年11月に開催した国際ワークショップでは、LIGOやVirgoから現場作業を行っている研究者を多数招聘し、KAGRAのコミッショニングについて意見交換した。また、平成30年3月に行われたLIGOとVirgoのコラボレーション会議に数名を派遣し、次回の国際共同観測への参加表明を行った。すでに先方からは、ネットワーク参加のための具体的な作業指示が来ており、これらを準備して、KAGRAの観測体制を整えていくことになる。
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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
平成29年度はサファイア鏡の常温でのテストとその冷却、その後の年度内の本格運転が予定されていた。サファイア鏡については、KAGRA直近の富山大学にそれを扱うためのクリーンルームが設置され、そこでサファイアワイヤー固定用のサファイア部品の接着が行われた。その後、最初のサファイア鏡がKAGRAサイトに搬入されて、無事に装着された。この状態での低温運転についても順調に準備が進んでおり、低温レーザー干渉計が稼働開始している。以上のように、若干の遅れはあるものの本研究は順調に進んでいると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
重力波望遠鏡KAGRAの共同研究者は既に国内外合わせて300人を超える規模になっている。特に海外からの若手研究者(学生を含む)が増えており、また、本研究により雇用される外国人ポスドクも増えている。これは国際研究拠点をめざすKAGRAとしてはとても良い状態であり、今後も活発な若手研究者を惹きつけることが大事だと考えている。
本研究では最先端研究基盤事業及び概算要求による施設整備費により整備された装置を出発点とし、その迅速な運転開始及び標準量子限界をも超える高度化のための先進的技術を開発することを目指している。それらの技術を備え付けた最先端装置のコミッショニングとその安定動作を迅速に行い、できるだけ早い時期に重力波の観測を開始することが目標である。
この目標を本研究期間内に確実に達成するため、いくつかのマイル・ストーンを設定している。まず、常温の鏡を用いたシンプルな干渉計を動作させ、3kmという大型レーザー干渉計を動作させるというマイルストーンについては平成27年度中に達成することができた。この経験をもとにシステムに改良を加えることは平成28年度に実現した。今後、この巨大なレーザー干渉計に、光のリサイクリングシステム、干渉信号中のノイズ除去を加え、更には鏡も極低温で動作させて、重力波観測を行うことを目標としている。これらの技術を盛り込んだ干渉計の動作を平成30年度中に実現したいと考えている。その後にLIGOやVirgoとの国際共同観測に参加することを目指している。
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[Journal Article] Construction of KAGRA : an underground gravitational-wave observatory2018
Author(s)
M Ando, Y Aso, R Flaminio, T Kajita, S Kawamura, N Kimura, K Kuroda, F Matsushima, N Mio, O Miyakawa, S Miyoki, Y Moriwaki, M Ohashi, K Somiya, T Suzuki, T Tomaru, T Uchiyama and KAGRA Collaboration, et al.
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Journal Title
Progress of Theoretical and Experimental Physics
Volume: 1
Pages: 013F01
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Mirror actuation design for the interferometer control of the KAGRA gravitational wave telescope2017
Author(s)
Yuta Michimura, Tomofumi Shimoda, Takahiro Miyamoto, Ayaka Shoda, Koki Okutomi, Yoshinori Fujii, Yoichi Aso, Masaki Ando, Raffaele Flaminio, Takaaki Kajita, Seiji Kawamura, Kentaro Somiya, Takayuki Tomaru, Takashi Uchiyama
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Journal Title
Classical and Quantum Gravity
Volume: 34
Pages: 225, 001
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Design and operation of a 1500-m laser strainmeter installed at an underground site in Kamioka, Japan2017
Author(s)
Akito Araya, Akiteru Takamori, Wataru Morii, Kouseki Miyo, Masatake Ohashi, Kazuhiro Hayama, Takashi Uchiyama, Shinji Miyoki and Yoshio Saito
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Journal Title
Earth, planets, and space
Volume: 69
Pages: 77
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] 大型低温重力波望遠鏡KAGRAの初期観測へむけた主干渉計制御2018
Author(s)
榎本雄太郎, 道村唯太, 麻生洋一, 宗宮健太郎, 宮川治, 苔山圭以子, 廣瀬榮一, 井上優貴, 阿久津智忠, 小森健太郎, 有冨尚紀, 下田智文, 長野晃士, 新井宏二, 和泉究, 山本博章
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] KAGRA低温系の現状ⅠⅠⅠ (KAGRA siteでの低温鏡懸架系のインストールと冷却)2018
Author(s)
山元一広, 井上優貴, 上田綾子, 牛場崇文, 越智聡郎, 木村誠宏, Rahul Kumar, 鈴木聡一, 高田卓, 田中宏樹, 寺嶋眞一, 都丸隆行, 内山隆, 梶田隆章, 三代木伸二
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] 大型重力波干渉計KAGRAの低温懸架系における冷却時の鏡の位置変動のモニタリングとフィッシングロッドの動作試験との比較2018
Author(s)
宍戸高治, 井上優貴, 上田綾子, 牛場崇文, 奥富弘基, 神田展行, 木村誠宏, 灰野禎一, Hsieh Bin-Hua, 鈴木敏一, Chu Yu-Kuang, 都丸隆行, 長谷川邦彦, 宮本昂拓
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] 重力波干渉計KAGRAのためのキャリブレーションシステムの構築2018
Author(s)
井上優貴, 阿久津智忠, 和泉究, 牛場崇文, 神田展行, 苔山圭以子, Richard Savage, Rishabh Bajapai, 鈴木敏一, 宍戸高治, 都丸隆行, 森脇喜紀 On behalf of the KAGRA collaboration
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] 重力波望遠鏡KAGRAの主干渉計高度化2017
Author(s)
道村唯太, 麻生洋一, 宗宮健太郎, 宮川治, 苔山圭以子, 廣瀬榮一, 阿久津智忠, 榎本雄太郎, 長野晃士, 小森健太郎, 有冨尚紀, 下田智文, 新井宏二, 山本博章
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] 大型低温重力波望遠鏡KAGRAにおけるTransmission Monitor Systemの開発ⅠⅠⅠ2017
Author(s)
両角達彦, 阿久津智忠, 三代木伸二, 都築俊宏, 道村唯太, 麻生洋一, 浦口史寛, 大渕喜之, 池之上文吾, 福島美津広, 齊藤栄
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] 重力波干渉計KAGRAのための輻射圧キャリブレータの開発と評価2017
Author(s)
井上優貴, 阿久津智忠, 上田綾子, 牛場崇文, 神田展行, 木村誠宏, 苔山圭以子, Richard Savage, 鈴木敏一, 宍戸高治, Hsieh Bin-Hua, 都丸隆行, 灰野禎一, 萩原綾子, 道村唯太, 宮本昂拓
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] KAGRA低温鏡懸架装置の性能評価2017
Author(s)
宮本昂拓, 萩原綾子, 長谷川邦彦, 井上優貴, 梶田隆章, 苔山圭以子, 鈴木敏一, 寺島真一, 都丸隆行, 上田綾子, 牛場崇文, 山元一広, 山本尚弘
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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