| 研究課題/領域番号 |
19H00680
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
三代木 伸二 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (20302680)
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| 研究分担者 |
都丸 隆行 国立天文台, 重力波プロジェクト, 教授 (80391712)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2020年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2019年度: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円)
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| キーワード | 重力波 / 低温吸着 / 光学損失 / 光刺激脱離 / 昇温脱離 / レーザー干渉計 / 刺激脱離 / 低温鏡 / 低温吸着汚染 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
第三世代重力波望遠鏡計画では、現第二世代重力波望遠鏡の100Hz 前後の最重要観測帯域を制限している熱雑音の低減のため、鏡を低温化させることが既定路線となっている。しかし、低温鏡は、主な残留ガスである水分子の表面吸着を招き、鏡の超低損失光特性を損なう。本研究では、真空かつ低温下で装置に装着した状態の鏡に対し、外部からパルスレーザーや真空紫外光を照射し、低温による表面吸着分子の光刺激脱離、及び、鏡に発生した静電気等で引き寄せられた表面を汚染する有機物質などの分解により、鏡の反射性能の低下を、昇温過程を経ずに回復させ、観測不能期間を可能な限り低減させる技術の開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、予測できない重力波を待ち受ける望遠鏡として、その検出の大きな機会損失を発生させ、かつ、LIGO、Virgo、KAGRAの同時観測で求められる三台稼働状況も損なわれることで、重力波源の位置決定精度の劣化につながる問題を解決するために、低温鏡を用いたKAGRAの重力波望遠鏡の観測不能時間を短縮する試みとして、まずは、昇温過程を経ず、波長3マイクロメートルの赤外超短パルスレーザーの集中的照射による水分子の瞬間光刺激脱離を目指す一方、バックアップとして、昇温過程を短縮化するために、炭酸ガスレーザーにより基材を直接昇温させる方法を施行することで、鏡の低損失特性を維持していくこと目指した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
KAGRAにとどまらず、ヨーロッパやアメリカの次期重力波望遠鏡計画であるEinstein Telescope 計画やCosmic Explorer 計画、及び、その前段階のVoyager計画においても想定されている、低温鏡を用いた重力波望遠鏡計画にかならず付随する、低温鏡へのガス分子吸着とそれによる、鏡の低損失特性の劣化という共通の問題に対する解決策の一端を示すことができ、これらの次期計画の実現性を担保する貢献ができた。
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