垂直型レーザー干渉計の基礎研究

• 研究課題/領域番号: 16204016
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 三代木 伸二 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (20302680)
• 研究分担者: 黒田 和明 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (00242165) ; 大橋 正健 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (80213833) ; 内山 隆 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (60361656) ; 高森 昭光 東京大学, 地震研究所, 助手 (00372425) ; 新谷 昌人 東京大学, 地震研究所, 助教授 (30272503) ; 寺田 聡一 産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究員 (30357545)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 50,700千円 (直接経費: 39,000千円、間接経費: 11,700千円); 2006年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2005年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2004年度: 36,400千円 (直接経費: 28,000千円、間接経費: 8,400千円)
• キーワード: 地面振動の防振 / 垂直型レーザー干渉計 / 重力波 / ミニガスフィルター / ファブリペロー共振器 / 高反射低ロス鏡 / 垂直レーザー干渉計

研究概要

本研究は、地球上で、水平二方向(X軸、Y軸とする)に腕が展開する従来のレーザー干渉計の腕を、鉛直方向(Z軸とする)にも展開し、干渉計の腕がX-Y、Y-Z、Z-X軸に配置される計三台のレーザー干渉計を設置することにより、単独サイトでも、重力波源を同定可能にする重力波検出用三軸レーザー干渉計システムを開発するために必要な、「垂直型レーザー干渉計」の基礎研究行う。平成18年度は、まず、平成17年度に設計された「垂直懸架型3段振り子」の構築と、その防振性能評価が行われた。今回は、ミニガスフィルター素材として、入手性のし易さの点から、従来よく使用されていたマレージング鋼とは異なり、熱処理済みベリリウム銅を使用した。結果、ほぽ問題のない強度が得られ、設計荷重10kgに対し、無調整で2Hzという低い共振周波数が得られ、ほぽ目的通りの性能が確認された。このガスフィルター部を1段目の防振装置、2段目3段目を、擬弾性特性を持つ伸縮性アモルファス線の弾性特性自身(共振周波数12Hz)を防振装置とした垂直懸架型3段振り子で懸架防振された鏡によりFabry-Perot共振器を構成し、鏡への磁石コイル力による位置制御、及び、レーザーの周波数の制御の2通りの制御により、問題なく共振制御ができることが確認され、研究計画の最大の目的である、垂直型レーザー干渉計(Z軸)の心臓部を構築することに成功した。また、すでに神岡鉱山内で設置、運用済みの水平型レーザー干渉計部(X, Y部)においては、20Hz〜30Hzの周波数帯域においては、2×10^-16〜3×10^-17[m/rHz]の変位感度を達成し、それは、世界のレーザー干渉計型重力波アンテナとして世界最高変位である。
100Hz付近においては、3×10^-18[m/rHz]を達成し、それは、LIGOの世界最高変位感度1×10^-19[m/rHzlにつぐレベルである。

研究成果

• [雑誌論文] The CLIO Project (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Miyoki et al.
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 23・8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of gravitational wave bursts in TAMA300 data using ALF Filter (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Akutsu et al.
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 23・19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Veto analysis of gravitational wave burst signals in TAMA300 data using an ALF Filter (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Akutsu et al.
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 23・8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The CLIO Project (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Miyoki, T.Uchiyama, K.Yamamoto, M.Ohashi, K.Kuroda, T.Akutsu, S.Kamagasako, N.Nakagawa, M.Tokunari, K.Kasahara, S.Telada, T.Tomaru, T.Suzuki, N.Sato, T.Shintomi, T.Haruyama, A.Yamamoto, D.Tatsumi, M.Ando, A.Araya, A.Takamori, S.Takemoto, H.Momose, H.Hayakawa, W.Morii, J.Akamatsu
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Analysis of gravitational wave bursts in TAMA300 data using an ALF Filter (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Akutsu, M.Ando, N.Kanda, D.Tatsumi, S.Telada, S.Miyoki, M.Ohashi, TAMA Collaboration
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Veto analysis of gravitational wave burst signals in TAMA300 data using an ALF Filter (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Akutsu, M.Ando, N.Kanda, D.Tatsumi, S.Telada, S.Miyoki, M.Ohashi, the TAMA Collaboration
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] CLIO Project (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Miyoki et al.
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity (Accepted)
• [雑誌論文] Large scale cryogenic gravitational wave telescope (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Miyoki et al.
  • 雑誌名: Nuclear Physics B, Proceeding Supplements 138 ページ: 439-442
• [雑誌論文] Status of the CLI0 project (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Miyoki et al.
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 21・5
• [雑誌論文] Manufacturing of a 10-km-scale redius-of-curvature surface using a thin-film coating technique
  • 著者名/発表者名: S.Miyoki et al.
  • 雑誌名: Optics Letters (印刷予定)