重力波検出器高感度化のための鏡コーティング熱雑音直接測定

• 研究課題/領域番号: 15H05447
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 麻生 洋一 国立天文台, 重力波プロジェクト推進室, 准教授 (10568174)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円); 2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2015年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: 重力波 / 熱雑音 / 誘電体多層膜コーティング / 宇宙物理 / 量子エレクトロニクス / 応用光学・量子光工学

研究成果の概要

本研究では，低温において，コーティング熱雑音の直接測定を高精度かつ迅速に行える装置の開発を行ってきた。重力波初観測以来、重力波天文学は急速な発展を遂げているが、さらなる検出器感度の向上を目指すためには，100Hz 付近において感度を制限しているコーティング熱雑音を低減させる必要がある。KAGRAのような低温検出器で使えるコーティングを選定するために，本研究では低温光共振器を用いたコーティング熱雑音測定装置の開発を進めてきた。振動による弾性変形のシミュレーションや，光学設計最適による装置設計を行った。また，低温クライオスタットの構築，単結晶シリコン共振器の製作，入射光学系の構築などを完了した。

研究成果

• [雑誌論文] Calculation method for light scattering caused by multilayer coated mirrors in gravitational wave detectors (2017)
  • 著者名/発表者名: Simon Zeidler, Tomotada Akutsu, Yasuo Torii, Eiichi Hirose, Yoichi Aso, Raffaele Flaminio
  • 雑誌名: OPTICS EXPRESS 巻: 23 号: 5 ページ: 4741-4760
  • DOI: 10.1364/oe.25.004741
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Direct measurement of optical-trap-induced decoherence (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Matsumoto, Kentaro Komori, Sosuke Ito, Yuta Michimura, and Yoichi Aso
  • 雑誌名: Physics Review A 巻: 94 号: 3 ページ: 033822-033822
  • DOI: 10.1103/physreva.94.033822
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of losses in a 300 m filter cavity and quantum noise reduction in the KAGRA gravitational-wave detector (2016)
  • 著者名/発表者名: Eleonora Capocasa, Matteo Barsuglia, Jerome Degallaix, Laurent Pinard, Nicolas Straniero, Roman Schnabel, Kentaro Somiya, Yoichi Aso, Daisuke Tatsumi, Raffaele Flaminio
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW D 巻: 93 号: 8 ページ: 082004-082004
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.082004
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 5-mg suspended mirror driven by measurement-induced back-action (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Matsumoto, Kentaro Komori, Yuta Michimura, Gen Hayase, Yoichi Aso, Kimio Tsubono
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 92 号: 3 ページ: 033825-033825
  • DOI: 10.1103/physreva.92.033825
  • 査読あり
• [学会発表] 低温鏡コーティング熱雑音の直接測定IV (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷岡諭，麻生洋一
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 低温鏡コーティング熱雑音の直接測定III (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷岡諭，麻生洋一
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会
• [学会発表] 低温光共振器を用いたミラーコーティング熱雑音の直接測定 II (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷岡 諭, 麻生洋一
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス (大阪府, 吹田市)
• [学会発表] Status of The KAGRA Project (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Aso on behalf of the KAGRA project
  • 学会等名: LVC Meeting in Pasadena 2017
  • 発表場所: Hilton Pasadena, Pasadena, (USA)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 低温光共振器を用いたミラーコーティング熱雑音の直接測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷岡 諭, 麻生洋一
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学木花キャンパス(宮崎県, 宮崎市)
• [学会発表] R&D for the gravitational wave detector KAGRA (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Aso for the KAGRA collaboration
  • 学会等名: GR21
  • 発表場所: Columbia University, New York, (USA)
  • 国際学会