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極初期宇宙からの重力波の検出に向けた信号処理手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20J21866
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
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関東京大学

研究代表者

粂 潤哉  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード重力波 / KAGRA / 雑音除去 / 原始重力波
研究開始時の研究の概要

原始重力波は今後の重力波観測の主なターゲットである。しかしながら、重力波信号は極めて微弱で、信号よりずっと大きな雑音の中からデータ解析によって見つけ出さなければならない。ガウス雑音のもとで有効な解析手法は知られているが、宇宙重力波望遠鏡による原始重力波の観測においては、コンパクト連星合体の重力波が非ガウス性の前景雑音となる。このような雑音への対処法として我々は、信号の非ガウス性・統計的独立性を利用した独立成分解析を用いた解析を行う。

研究実績の概要

採用最終年度である本年度では、前年度までに開発を進めていた信号解析手法の研究の成果取りまとめや、今後の研究に向けた議論に注力した。特に前年度から取り組んでいる非線形な結合に対処可能な独立成分解析(ICA)の実装について、KAGRAの現地スタッフらと多くの議論を交わしている。これらの議論をもとに解析手法の拡充を成し遂げた暁には、宇宙検出器での背景重力波探索パイプラインにICAを組み込んでいく段階へと移行する。
一方で、前年度計画から取り組んでいた宇宙ひも由来の背景重力波の研究に続く形で、一次相転移を起源とした重力波の研究に現在取り組んでいる。将来的には、これらの研究によって予言される重力波信号を用いることで、複数の信号が存在するような、原始重力波探索の包括的なシミュレーションを実施したいと考えている。
また、本年度は重力波データ解析に関する研究の他にも、背景重力波の理論予言に間接的に関連するアクシオンインフレーション中の荷電粒子生成や、重力波検出器を用いた軽量ダークマター探索など、関連する課題にも多数取り組み、非常に生産的な一年となった。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 7件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 20件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ヘルシンキ大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ヘルシンキ大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Noise subtraction from KAGRA O3GK data using Independent Component Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Abe H et. al (KAGRA collaboration)
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 40 号: 8 ページ: 085015-085015

    • DOI

      10.1088/1361-6382/acc0cb

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-messenger constraints on Abelian-Higgs cosmic string networks2023

    • 著者名/発表者名
      Hindmarsh Mark、Kume Jun'ya
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2023 号: 04 ページ: 045-045

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2023/04/045

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effective treatment of U(1) gauge field and charged particles in axion inflation2022

    • 著者名/発表者名
      Fujita Tomohiro、Kume Jun'ya、Mukaida Kyohei、Tada Yuichiro
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2022 号: 09 ページ: 023-023

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2022/09/023

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Response of the underground environment of the KAGRA observatory against the air pressure disturbance from the Tonga volcanic eruption on January 15, 20222022

    • 著者名/発表者名
      T. Washimi, Y. Itoh et al
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 号: 11

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac128

    • 関連する報告書
      2022 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] Method for environmental noise estimation via injection tests for ground-based gravitational wave detectors2021

    • 著者名/発表者名
      Washimi Tatsuki、Yokozawa Takaaki、Tanaka Taiki、Itoh Yousuke、Kume Jun'ya、Yokoyama Jun’ichi
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 38 号: 12 ページ: 125005-125005

    • DOI

      10.1088/1361-6382/abf89a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chiral gravitational effect in time-dependent backgrounds2021

    • 著者名/発表者名
      Kamada Kohei、Kume Jun’ya、Yamada Yusuke
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 号: 5 ページ: 292-292

    • DOI

      10.1007/jhep05(2021)292

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultralight dark matter searches with KAGRA gravitational wave telescope2021

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura, Tomohiro Fujita, Jun'ya Kume, Soichiro Morisaki, Koji Nagano, Hiromasa Nakatsuka, Atsushi Nishizawa, Ippei Obata
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2156 号: 1 ページ: 12071-12071

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2156/1/012071

    • 関連する報告書
      2021 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] Application of the independent component analysis to the iKAGRA data2020

    • 著者名/発表者名
      T. Akutsu, et al. (KAGRA Collaboration)
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 号: 5 ページ: 27-27

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa056

    • 関連する報告書
      2020 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] Renormalization in gravitational leptogenesis with pseudo-scalar-tensor coupling2020

    • 著者名/発表者名
      Kamada Kohei、Kume Jun'ya、Yamada Yusuke
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 号: 10 ページ: 030-030

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/10/030

    • 関連する報告書
      2020 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] Vector Dark Matter Search with KAGRA -updates for O3GK data analysis-2023

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      FY2022 "What is dark matter? - Comprehensive study of the huge discovery space in dark matter"
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational wave observations as a probe of particle cosmology2023

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      Joint workshop on General Relativity and Cosmology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 宇宙論的一次相転移における流体の自己重力の影響について2023

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Abelian-Higgs cosmic string model and its multi-messenger signals2022

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      RESCEU Summer School 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A new treatment of U(1) gauge field and charged particles in the axion inflation2022

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      The 15th Asia Pacific Physics Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Production of gauge field and charged particles during axion inflation2022

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      素粒子物理学の進展2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] axion inflation中のU(1) ゲージ場生成と荷電粒子による反作用の帰結2022

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Towards the multi-messenger constraint on the Abelian-Higgs cosmic string model2022

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      Summer Institute 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-messenger constraints on the Abelian-Higgs cosmic string model2022

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      The 31st Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG31)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 独立成分解析によるKAGRAデータの非線形雑音除去2022

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会(2022年)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Chiral gravitational effect in primordial thermal plasma2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      26th International Symposium on Particles, Strings & Cosmology (PASCOS 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultralight vector dark matter search using KAGRA2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      16th Patras Workshop on Axions, WIMPs and WISPs
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chiral gravitational effect in the primordial plasma2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      COSMO'21
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chiral plasma and birefringent gravitational waves2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      RESCEU Summer School 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙論におけるカイラル重力効果2021

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      素粒子物理学の進展2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 初期宇宙におけるカイラル重力効果2021

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Ultralight Vector Dark Matter search with KAGRA2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      Workshop on Very Light Dark Matter 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 重力波検出器KAGRAを用いた超軽量ダークマター探索2021

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      第6回宇宙素粒子若手の会 秋の研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Gravitational birefringence in the primordial chiral plasma2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      The 30th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG30)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards offline noise subtraction from the O3GK data2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      The 28th KAGRA Face-to-Face meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise reduction strategies in mid frequencies2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      The 28th KAGRA Face-to-Face meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オフライン解析によるKAGRAデータの雑音除去2021

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会 (2021年)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Renormalization in gravitational leptogenesis with pseudo-scalar-tensor coupling2020

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      Virtual Axion Institute
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum correction in gravitational leptogenesis and its renormalization2020

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      RESCEU Summer School 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational leptogenesis and renormalization in a model with pseudo-scalar- tensor coupling2020

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Towards the offline noise subtraction using Independent Component Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      The 25th KAGRA Face-to-Face Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 重力的レプトン数生成における量子補正の正則化とその帰結2020

    • 著者名/発表者名
      粂 潤哉
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Renormalization in the minimal model of the gravitational leptogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      AAPPS-DACG Workshop on Astrophysics, Cosmology and Gravitation
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Offline noise subtraction in KAGRA using independent coomponent analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      ONLINE JGRG WORKSHOP 2O2O
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise subtraction in offline data analysis of KAGRA2020

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      The 26th KAGRA Face-to-Face Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise subtraction in offline analysis of KAGRA using independent component analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Jun'ya Kume
    • 学会等名
      The 7th KAGRA International Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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