| Project/Area Number |
21K18629
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
佐藤 修一 法政大学, 理工学部, 教授 (30425409)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | 重力波 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者らは，雑音を抑え込むアプローチではなくて，複数の干渉計出力から雑音成分だけを引き算する DFI(Displacement Noise-free Interferometry) という光学設計を開発し，その原理検証をおこなってきた．本提案ではこの DFI の仕組みを取り入れることによって，重力勾配雑音を差し引けることを実証する．これにより，第3世代干渉計 の低周波側を制限していた雑音を取り除くとともに，さらに感度のよい干渉計設計が可能となる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
重力場変動による変位（加速度）信号を測定するためのDFI干渉計の構築と予備実験，および重力場変動による変位信号の生成機構の設計を行なった．
重力場変動による擾乱としての信号を観測することと併せて，最終的にはこれらを相殺することのできる光学系として，最もシンプルなDFIである双方向マッハツェンダー干渉計を採用する．同一の干渉光学系に双方向からレーザー光を入射することにより干渉計出力を2つ得ることができるが，これらの信号を後処理で引き算することにより，鏡の変位情報（雑音）を消去することができる. 一方で，本研究の目的は重力場変動による変位雑音を測定することと併せて，これらを相殺する技術の成立性を実証することであることから，DFIの変位雑音除去機能を地面振動など擾乱由来の変位雑音には適用しつつ，重力場変動由来の変位雑音には感度があるようなDFIの幾何学設計を採用した．これらの設計を反映したモノリシック型DFIを干渉計として構築し，干渉計として機能すること，および雑音感度の評価を行った．
重力場変動を生成する機構としては回転ディスク型のアトラクタとその回転機構（モータ）についての検討を行なった．回転機構の発生する振動雑音が干渉計に支配的に現れないよう，回転機構と干渉計は別プラットフォームに設置し，かつ干渉計は能動防震系に設置するものとする．さらに振動など由来の変位信号と，本研究の目的である重力場変動由来の変位（加速度）信号を区別するために，回転ディスク上の質量（アトラクタ）の配置を工夫する．地面振動および50Hzのラインノイズなど，外来雑音と区別できる特徴的な周波数を選び，その周波数でのモノクロマティック的な重力場変動信号を印加することができるようなシステムとした．
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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
本研究の目的である重力場変動由来の干渉計信号を観測するためには，センサとなる干渉計ができるだけ擾乱に不感となる光学設計を行うこと，併せて重力アト ラクタとなる回転ディスク機構が発生する変位雑音が干渉計に現れにくくする設計の2つが大きな柱である.両者について定性的・定量的評価を行い，干渉計お よび回転機構の設計製作に進める段階まで検討が進んだものと評価される.
本研究の目的である重力場変動由来の干渉計信号を観測するためには，①センサとなる干渉計ができるだけ擾乱に不感となる光学設計を行うこと，併せて②重力アトラクタとなる回転ディスク機構が発生する変位雑音が干渉計に現れにくくする設計，の2つが大きな柱である．
両者についての定性的・定量的評価を踏まえ，①についてはDFI干渉計を用いた予備実験を行い，想定される機能と性能を実証した．②については，重力場変動による鏡の変位生成機構の具体的な設計を進め，成立性が見込める段階まで検討を進めることができたものと評価される.
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| Strategy for Future Research Activity |
必要な設計検討・予備実験など，準備に相当する部分は概ね順調に進んでいることから，今後はこれらの要素を組み合わせて最終的に重力場変動による変位雑音を観測・相殺する実証実験へと進める予定である．
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