ねじれ型重力波望遠鏡の高感度化と低周波数重力波探査

• 研究課題/領域番号: 16H03972
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 安東 正樹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90313197)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: 重力波 / ねじれ振り子 / 低温懸架 / 熱雑音 / 能動防振 / レーザー干渉計 / 低温 / 宇宙物理学 / ブラックホール / TOBA / 宇宙物理

研究成果の概要

ねじれ型重力波望遠鏡TOBAの開発を進めた。4Kという低温下で懸架系およびねじれ振り子を動作させることに成功し、熱雑音抑制のための重要な成果を挙げた。また、能動防振によって地面振動の影響を1/100以下に抑えること、レーザー干渉計を用いた角度センサの原理実証、ねじれ振動の熱雑音の評価研究など成果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

低周波数での重力波観測によって、連星合体前の情報やより重たいブラックホールの観測が可能になる。本研究はその重力波観測に向けた重要な一歩となるものである。

研究成果

• [国際共同研究] Austrelia National University(オーストラリア)
• [国際共同研究] APC Paris(フランス)
• [国際共同研究] APC, Paris(フランス)
• [国際共同研究] Australia National University(オーストラリア)
• [雑誌論文] Attonewton-meter torque sensing with a macroscopic optomechanical torsion pendulum (2020)
  • 著者名/発表者名: Komori Kentaro, Enomoto Yutaro, Ooi Ching Pin, Miyazaki Yuki, Matsumoto Nobuyuki, Sudhir Vivishek, Michimura Yuta, Ando Masaki
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 101 号: 1 ページ: 011802-011802
  • DOI: 10.1103/physreva.101.011802
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] DANCE: Dark matter Axion search with riNg Cavity Experiment (2020)
  • 著者名/発表者名: Michimura Yuta, Oshima Yuka, Watanabe Taihei, Kawasaki Takuya, Takeda Hiroki, Ando Masaki, Nagano Koji, Obata Ippei, Fujita Tomohiro
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 1468 号: 1 ページ: 012032-012032
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1468/1/012032
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An arm length stabilization system for KAGRA and future gravitational-wave detectors (2020)
  • 著者名/発表者名: Akutsu T, et al. (KAGRA Collaboration)
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 巻: 37 号: 3 ページ: 035004-035004
  • DOI: 10.1088/1361-6382/ab5c95
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prospects for gravitational-wave polarization tests from compact binary mergers with future ground-based detectors (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeda Hiroki、Nishizawa Atsushi、Nagano Koji、Michimura Yuta、Komori Kentaro、Ando Masaki、Hayama Kazuhiro
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 100 号: 4 ページ: 042001-042013
  • DOI: 10.1103/physrevd.100.042001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] KAGRA: 2.5 generation interferometric gravitational wave detector (2019)
  • 著者名/発表者名: KAGRA collaboration
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 3 号: 1 ページ: 35-40
  • DOI: 10.1038/s41550-018-0658-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Earthquake-induced prompt gravity signals identified in dense array data in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura M, Kame N, Watada S, Ohtani M, Araya A, Imanishi Y, Ando M, Kunugi T
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 71:27 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1186/s40623-019-1006-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nonlinear vibration transfer in torsion pendulums (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimoda Tomofumi, Ando Masaki
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 巻: 36 号: 12 ページ: 125001-125001
  • DOI: 10.1088/1361-6382/ab2162
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vibration isolation system with a compact damping system for power recycling mirrors of KAGRA (2019)
  • 著者名/発表者名: KAGRA Collaboration
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 巻: 36 号: 9 ページ: 95015-95015
  • DOI: 10.1088/1361-6382/ab0fcb
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First cryogenic test operation of underground km-scale gravitational-wave observatory KAGRA (2019)
  • 著者名/発表者名: Akutsu T, et al. (KAGRA Collaboration)
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 巻: 36 号: 16 ページ: 165008-165008
  • DOI: 10.1088/1361-6382/ab28a9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Space Gravitational Wave Antenna DECIGO and B-DECIGO (2018)
  • 著者名/発表者名: Seiji Kawamura et al.
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics D 巻: 27 号: 12 ページ: 1845001-1845001
  • DOI: 10.1142/s0218271818450013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seismic cross-coupling noise in torsion pendulums (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Shimoda, Naoki Aritomi, Ayaka Shoda, Yuta Michimura and Masaki Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 97 号: 10 ページ: 104003-104003
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.104003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA (2018)
  • 著者名/発表者名: B. P. Abbott et al.
  • 雑誌名: Living Reviews in Relativity 巻: 21 号: 1 ページ: 1-57
  • DOI: 10.1007/s41114-018-0012-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Direct approach for the fluctuation-dissipation theorem under nonequilibrium steady-state conditions (2018)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Komori, Yutaro Enomoto, Hiroki Takeda, Yuta Michimura, Kentaro Somiya, Masaki Ando, Stefan W. Ballmer
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 97 号: 10 ページ: 102001-102001
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.102001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Particle swarm optimization of the sensitivity of a cryogenic gravitational wave detector (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuta Michimura, Kentaro Komori, Atsushi Nishizawa, Hiroki Takeda, Koji Nagano, Yutaro Enomoto, Kazuhiro Hayama, Kentaro Somiya, Masaki Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 97 号: 12 ページ: 122003-122003
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.122003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polarization test of gravitational waves from compact binary coalescences (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Takeda, Atsushi Nishizawa, Yuta Michimura, Koji Nagano, Kentaro Komori, Masaki Ando, Kazuhiro Hayama
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 98 号: 2 ページ: 22008-22008
  • DOI: 10.1103/physrevd.98.022008
  • NAID: 130007735273
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] All-sky coherent search for continuous gravitational waves in 6-7 Hz band with a torsion-bar antenna (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazunari Eda, Ayaka Shoda, Yuya Kuwahara, Yousuke Itoh, Masaki Ando
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 1 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv179
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] P re-DECIGO can get the smoking gun to decide the astrophysical or cosmological origin of GW150914-like binary black holes (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Takashi; Ando, Masaki; Kinugawa, Tomoya; et al.
  • 雑誌名: PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS 巻: 9 号: 9 ページ: 930-930
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw127
  • NAID: 120005973373
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Search for a stochastic gravitational wave background at 1-5 Hz with a torsion bar (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, Yuya; Shoda, Ayaka; Eda, Kazunari; et al.
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 94 号: 4 ページ: 42003-42003
  • DOI: 10.1103/physrevd.94.042003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Space-borne Gravitational-Wave Antenna: B-DECIGO (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: GWPAW 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Gravity-Gradient-Based Early Earthquake Alert (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: UK-Japan Workshop on Quantum Sensing and Metrology Research Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Science and Technology of B-DECIGO and DECIGO (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: TianQin Summer School on Gravitational Waves 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gravitational-wave observation - Recent results and prospects - (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: OMEG15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] B-DECIGO and DECIGO (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: The 6th KAGRA International Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recent results of gravitational wave (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: Higgs Couplings 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] DECIGO : Gravitational-Wave Observation from Space (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: The 15th MG Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TOBA: Torsion-Bar Gravitational-Wave Antenna (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: The 15th MG Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 重力波天文学入門 (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: 第23回 ICEPPシンポジウム
  • 発表場所: 岳見山荘, 白馬 (長野県)
  • 年月日: 2017-02-19
  • 招待講演
• [学会発表] 宇宙重力波望遠鏡 B-DECIGO (2017)
  • 著者名/発表者名: 安東 正樹
  • 学会等名: 第17回 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所 (相模原, 神奈川県)
• [学会発表] Observation of Gravitational Waves (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: Physics in LHC and the Early Universe
  • 発表場所: The University of Tokyo (Tokyo)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] KAGRA : a Gravitational-Wave Antenna in Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: Korean Physical Society Spring Meeting
  • 発表場所: Daejon Convention Center （Daejon, Korea）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 重力波天文学の幕開けと将来 The First Direct Detection of Gravitational Wave (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: Space Science Colloquium
  • 発表場所: ISAS-JAXA (Sagamihara, Kanagawa)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Space Gravitational-Wave Antenna: DECIGO and Pre-DECIGO (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: GWPAW2016
  • 発表場所: Cape Cod, Massachusetts (USA)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] KAGRA : a Cryogenic Interferometric Gravitational-Wave Antenna (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ando
  • 学会等名: Gravitational Wave Astronomy with Present and Future Detectors
  • 発表場所: Yangpyeong （Korea）
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Advanced Interferometric Gravitational-wave Detectors: Essentials of Gravitational Wave Detectors / Advanced Ligo, Advanced Virgo and Beyond (2019)
  • 著者名/発表者名: Ed: David Reitze, Peter Saulson
  • 総ページ数: 700
  • 出版者: World Scientific Pub Co Inc
  • ISBN: 9789813146075
• [図書] 理科年表 重力波の初観測と重力波天文学の幕開け (2017)
  • 著者名/発表者名: 国立天文台 編
  • 総ページ数: 1104
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 重力波とはなにか (2016)
  • 著者名/発表者名: 安東正樹
  • 総ページ数: 317
  • 出版者: 講談社ブルーバックス
• [備考] 安東研究室
  • URL: http://granite.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ja/