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第三世代重力波望遠鏡用の新素材鏡開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K20286
補助金の研究課題番号 17H06204 (2017-2019)
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金 (2020)
補助金 (2017-2019)
研究分野 素粒子、原子核、宇宙物理およびその関連分野
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, 准教授 (20302680)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワード重力波 / シリコン結晶 / 結晶性薄膜 / 赤外線 / 単結晶性シリコン / 第三世代重力波望遠鏡 / 単結晶シリコン
研究開始時の研究の概要

シリコン鏡基材に高性能結晶性コーティングが施された鏡基材を用意し、Fabry-Perot共振器を構成することでその鏡の性能を計測するシステムの準備を行う。

研究成果の概要

本研究は、重力波の初検出を目指し、かつそれを達成した第二世代重力波望遠鏡の感度をおおよそ10倍程度改善することで、重力波波形の精密観測と、観測統計量の飛躍的増大を目指す第三世代重力波望遠鏡で想定される様々な要素技術のうち、第二世代重力波望遠鏡開発までに培われた鏡基材と薄膜製造技術を完全に刷新する技術に関する研究である。結果、第三世代重力波望遠鏡の鏡基材として想定される、高品質シリコン基材、サファイア基材の入手の可能性が高まり、かつ結晶性コーティングに関しては、現有の製造原理や手法、そして、損失の修正手法に問題はなく、大口径化に特化した大型装置の開発の必要性が改めて強く認識された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

第三世代重力波望遠鏡を実現するために必要な要素技術の内、高品質鏡基材と低熱雑音薄膜コーティング技術の見通しに関する研究が進んだことにより、その第三世代重力波望遠鏡の実現に一歩近つくことができた。これにより、従来の電磁波観測では入手できない、ブラックホールという未踏未開世界からの情報をより高頻度に、より精密に計測することが可能になることで、人類の宇宙に関する知識に革新をもたらすことが期待される。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 14件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 5件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] Hanoi National University for Education(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Demonstration of a dual-pass differential Fabry窶撤erot interferometer for future interferometric space gravitational wave antennas2021

    • 著者名/発表者名
      Koji Nagano, Hiroki Takeda, Yuta Michimura, Takashi Uchiyama, Masaki Ando
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 38 号: 8 ページ: 85018-85018

    • DOI

      10.1088/1361-6382/abed60

    • 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] Overview of KAGRA: Calibration, detector characterization, physical environmental monitors, and the geophysics interferometer2021

    • 著者名/発表者名
      A. Akutsu, H. Shinkai, KAGRA collaboration
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Experimental Physics

      巻: ptab018 号: 5 ページ: 1-33

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab018

    • 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] Constraints on Cosmic Strings Using Data from the Third Advanced LIGO?Virgo Observing Run2021

    • 著者名/発表者名
      R. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, and *KAGRA Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 号: 24 ページ: 241102-241102

    • DOI

      10.1103/physrevlett.126.241102

    • 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] Upper limits on the isotropic gravitational-wave background from Advanced LIGO and Advanced Virgo’s third observing run2021

    • 著者名/発表者名
      R. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, and *KAGRA Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 104 号: 2 ページ: 022004-022004

    • DOI

      10.1103/physrevd.104.022004

    • 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] Cryogenic suspension design for a kilometer-scale gravitational-wave detector2021

    • 著者名/発表者名
      Ushiba Takafumi, Shinji Miyoki, et al
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 38 号: 8 ページ: 085013-085013

    • DOI

      10.1088/1361-6382/abe9f3

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vibration isolation systems for the beam splitter and signal recycling mirrors of the KAGRA gravitational wave detector2021

    • 著者名/発表者名
      KAGRA Collaboration
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 38 号: 6 ページ: 065011-065011

    • DOI

      10.1088/1361-6382/abd922

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 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 KAGRA2020

    • 著者名/発表者名
      LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, KAGRA Collaboration
    • 雑誌名

      Living Reviews in Relativity

      巻: 23 号: 1 ページ: 3-3

    • DOI

      10.1007/s41114-020-00026-9

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] KAGRA Cryogenic Suspension Control toward the Observation Run 32020

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yamada on behalf of the KAGRA Collaboration
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1468 号: 1 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1468/1/012217

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 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] Molecular adsorbed layer formation on cooled mirrors and its impacts on cryogenic gravitational wave telescopes2019

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Kunihiko, Akutsu Tomotada, Kimura Nobuhiro, Saito Yoshio, Suzuki Toshikazu, Tomaru Takayuki, Ueda Ayako, Miyoki Shinji
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 号: 2 ページ: 022003-022003

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.022003

    • 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] KAGRA: 2.5 generation interferometric gravitational wave detector2019

    • 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

    • 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] Construction of KAGRA: an underground gravitational-wave observatory2018

    • 著者名/発表者名
      M Ando, Y Aso, R Flaminio, T Kajita, S Kawamura, N Kimura, K Kuroda, F Matsushima, N Mio, O Miyakawa, S Miyoki, Y Moriwaki, M Ohashi, K Somiya, T Suzuki, T Tomaru, T Uchiyama and KAGRA Collaboration et al.,
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2017 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] Construction of KAGRA: an underground gravitational-wave observatory2017

    • 著者名/発表者名
      KAGRA Collaboration、ほか
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 号: 1 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1093/ptep/ptx180

    • 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] Design and operation of a 1500-m laser strainmeter installed at an underground site in Kamioka, Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Akito Araya, Akiteru Takamori, Wataru Morii, Kouseki Miyo, Masatake Ohashi, Kazuhiro Hayama, Takashi Uchiyama, Shinji Miyoki and Yoshio Saito
    • 雑誌名

      Earth, planets, and space

      巻: 69 ページ: 77-77

    • NAID

      120006364108

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 重力波検出器KAGRAの現状2021

    • 著者名/発表者名
      横澤孝章, on the behalf of the KAGRA collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会 オンライン
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 大型低温重力波望遠鏡KAGRAの現状2021

    • 著者名/発表者名
      澤田崇広, KAGRA collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会 オンライン
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] KAGRA Status2021

    • 著者名/発表者名
      Hisaaki Shinkai and KAGRA Collaboration
    • 学会等名
      The 8th KAGRA International Workshop, July 7 - 9, 2021, online Hosted by the Korea Astronomy and Space Science Institute
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Status of KAGRA: Instrument Updates for O42021

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura and KAGRA Collaboration
    • 学会等名
      LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration Meeting, 15-19 March 2021, Online
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 重力波検出器KAGRAの現状2021

    • 著者名/発表者名
      横澤孝章, 三代木伸二, KAGRA Collaboration,
    • 学会等名
      日本物理学会2021年春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 大型低温重力波望遠鏡KAGRA: 全体報告2021

    • 著者名/発表者名
      阿久津智忠, 三代木伸二, KAGRA Collaboration,
    • 学会等名
      日本天文学会2021年春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Status of KAGRA: Instrument Updates for O42021

    • 著者名/発表者名
      Yuta MICHIMURA, Shinji MIYOKI, KAGRA Collaboration
    • 学会等名
      LIGO-VIRGO-KAGRA Collaboration Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] KAGRAの現状2020

    • 著者名/発表者名
      中野雅之, 三代木伸二, KAGRA Collaboration,
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Status of KAGRA2020

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki KANDA, Shinji MIYOKI, KAGRA Collaboration
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Gravitation, Astrophysics and Cosmology (ICGAC14)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] KAGRA and Gravitational Wave Astronomy2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Kajita, KAGRA collaboration
    • 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] Status of the KAGRA (including the status of commissioning)2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Yokozawa, KAGRA collaboration
    • 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] Status of KAGRA2019

    • 著者名/発表者名
      Shinji Miyoki, KAGRA collaboration
    • 学会等名
      Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop (GWPAW2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Latest Status Of KAGRA2019

    • 著者名/発表者名
      Hisaaki Shinkai on behalf of KAGRA collaboration
    • 学会等名
      13th Edoardo Amaldi Conference on Gravitational Waves
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大型低温重力波望遠鏡KAGRAの現状2019

    • 著者名/発表者名
      三代木伸二, KAGRA Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会, 9月17日-20日, 山形大学
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大型低温重力波望遠鏡KAGRAの現状2019

    • 著者名/発表者名
      中野雅之, KAGRA Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会2020年春季大会, 3月16日-19日, 名古屋大学(online)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 重力波望遠鏡KAGRAとネットワーク活用2018

    • 著者名/発表者名
      三代木伸二
    • 学会等名
      学術情報基盤オープンフォーラム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 精密時空時計測が拓く重力波天文学2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Miyoki
    • 学会等名
      日本学術会議公開シンポジウム 「新しい国際単位系(SI)重さ、電気、温度、 そして時間の計測と私たちの暮らし」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Pioneering of new physics fields with technologies and knowledge obtained for gravitational wave detectors.2018

    • 著者名/発表者名
      S.Miyoki.
    • 学会等名
      Second international workshop "Particles, Gravitation and the Universe" (PGU 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Experiences with the underground facility for KAGRA Site2018

    • 著者名/発表者名
      S.Miyoki, and KAGRA Collaboration
    • 学会等名
      Gravitational Wave Advanced Detectors Workshop (GWADW) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 重力波望遠鏡KAGRAにおける腕共振器用低温サファイア鏡への残留ガス吸着とその解消法の開発(2)2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川邦彦, 阿久津智忠, 井上優貴E, 木村誠宏, 三代木伸二, 鈴木敏一, 都丸隆行, 上田綾子, 斎藤芳男
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] KAGRAサイトにおけるクライオスタットの振動測定III2018

    • 著者名/発表者名
      越智聡郎, 山元一広, 三代木伸二, 鈴木敏一, 木村誠宏, 小池重明, 都丸隆行, KAGRA Cryogenic Payload Group
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Present Status of KAGRA2017

    • 著者名/発表者名
      Shinji Miyoki and KAGRA Collaboration
    • 学会等名
      13th International Conference on Gravitation, Astrophysics, and Cosmology (ICGAC13)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 重力波望遠鏡に必要とされるレーザー干渉計とその周縁技術2017

    • 著者名/発表者名
      三代木伸二
    • 学会等名
      強光子場科学研究懇談会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 重力波望遠鏡KAGRAにおける腕共振器用低温サファイア鏡への残留ガス吸着とその解消法の開発(1)2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川邦彦, 阿久津智忠, 井上優貴E, 木村誠宏, 三代木伸二, 鈴木敏一, 都丸隆行, 上田綾子, 斎藤芳男
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大型低温重力波望遠鏡KAGRAにおけるTransmission Monitor Systemの開発III2017

    • 著者名/発表者名
      両角達彦, 阿久津智忠, 三代木伸二, 都築俊宏, 道村唯太, 麻生洋一, 浦口史寛, 大渕喜之, 池之上文吾, 福島美津広, 齊藤栄
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] KAGRAサイトにおけるクライオスタットの振動測定II2017

    • 著者名/発表者名
      越智聡郎, 山元一広, 三代木伸二, 鈴木敏一, 木村誠宏, 小池重明, 都丸隆行, KAGRA Cryogenic Payload Group
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2024-03-26  

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