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大型低温干渉計型重力波観測機KAGRAの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17J08115
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
研究機関富山大学 (2018-2019)
東京大学 (2017)

研究代表者

中野 雅之  富山大学, 大学院理工学研究部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード重力波 / レーザー干渉計 / レーザー安定化 / 干渉計 / 制御 / 周波数安定化 / 入射光学系 / 光共振器
研究実績の概要

KAGRAは、Michelson干渉計を利用し、重力波による二点間の距離変動を測定する重力波観測機である。干渉計を重力波観測器として稼働させるためには、干渉計を動作点に制御する必要があり、この制御を達成するためのシステムインテグレーション作業をコミッショニング作業と呼んでいる。報告者は、主干渉計のコミッショニング作業を先導して行ってきた。本年度では干渉計を構成する鏡の懸架システムの制御システムを改良し性能向上を達成した。2019年8月には、この性能向上によって、Fabry-Perot Michelson干渉計の制御を達成した。Fabry-Perot Michelson干渉計はKAGRA初の多自由度干渉計であり、1つ目の大きなマイルストーンであった。図2にこの際の感度を示す。
KAGRAでの2020年度の最終目標は、1Mpc先の中性子星連星合体イベントで放出される重力波を観測できるだけの感度を達成することであった。Fabry-Perot Michelson干渉計での最初の達成感度では100pc程度の感度であり、大幅な感度向上が必要であった。KAGRAの感度は、レーザー光源の安定度や、懸架系の性能の更なる向上などによって2020年度後半に大きく向上していった。そのほぼ全ての作業において、報告者が主導し結果を残してきた。さらに、2月にはFabry-Perot Michelson干渉計に上記のPower recycling共振器を組み込んだPower recycled Fabry-Perot Michelson干渉計の制御に成功し、更なる感度向上を達成した。3/25現在では970kpcという感度を達成し、およそ5桁の感度改善を達成している。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] First cryogenic test operation of underground km-scale gravitational-wave observatory KAGRA2019

    • 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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vibration isolation system with a compact damping system for power recycling mirrors of KAGRA2019

    • 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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Demonstration for a two-axis interferometric tilt sensor in KAGRA2018

    • 著者名/発表者名
      Kokeyama Keiko、Park June Gyu、Cho Kyuman、Kirii Shin、Akutsu Tomotada、Nakano Masayuki、Kambara Shogo、Hasegawa Kunihiko、Ohishi Naoko、Doi Kohei、Kawamura Seiji
    • 雑誌名

      Physics Letters A

      巻: 382 号: 29 ページ: 1950-1955

    • DOI

      10.1016/j.physleta.2018.05.004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA2018

    • 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

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 大型低音重力波望遠鏡KAGRAの現状2019

    • 著者名/発表者名
      中野雅之
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Interferometer control of KAGRA2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakano
    • 学会等名
      16th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of the input optics for the O32019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakano
    • 学会等名
      The 6th KAGRA International Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Input optics of KAGRA2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakano
    • 学会等名
      Gravitational-Wave Advanced Detector Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] bKAGRA phase2 に向けた入射光学系の開発(II)2019

    • 著者名/発表者名
      中野雅之
    • 学会等名
      日本物理学会2018春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Status of the input optics for the O32019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakano
    • 学会等名
      The 5th KAGRA International Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Input optics of KAGRA2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakano
    • 学会等名
      GWADW2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] bKAGRA phase2 に向けた入射光学系の開発2018

    • 著者名/発表者名
      中野雅之
    • 学会等名
      日本物理学会2018秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Advanced Interferometric Gravitational-Wave Detectors2019

    • 著者名/発表者名
      David Reitze (California Institute of Technology, USA), Peter Saulson (Syracuse University, USA) and Hartmut Grote (Cardiff University, UK)
    • 総ページ数
      753
    • 出版者
      World Scientific Publishin
    • ISBN
      9789813146099
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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