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2019 年度 実績報告書

宇宙重力波干渉計の地上試験モデルの完成

研究課題

研究課題/領域番号 15H02087
研究機関京都大学

研究代表者

中村 卓史  京都大学, 理学研究科, 名誉教授 (80155837)

研究分担者 佐藤 修一  法政大学, 理工学部, 教授 (30425409)
田中 貴浩  京都大学, 理学研究科, 教授 (40281117)
武者 満  電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 准教授 (40303028)
阿久津 智忠  国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (40564274)
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) 2015-04-01 – 2020-03-31
キーワード宇宙重力波干渉計 / DECIGO / レーザー
研究実績の概要

B-DECIGOは、0.1-1Hzという低周波に感度を持ち、連星中性子星の合体を長期間観測することが可能であること、合体前の連星のパラメータを高精度で測定できることなどの特徴を生かした独自の観測の可能性を示した。さらに、B-DECIGOの具体的なミッション検討として、宇宙機のミッション部構成、リソース配分、軌道設計、制御系、ミッションシーケンス等の各要素、およびミッション全体としての成立性検討を進めるとともに、各要素技術への要求値ブレークダウンを進めた。B-DECIGOへ向けた軌道設計では、地球周回および太陽周回の複数の軌道案について、天体重力からの擾乱の大きさの観点から定量的な評価をおこなった。装置開発の面では、レーザー干渉計の構成検討と開発、および、安定化レーザー光源の開発、ドラッグフリー・スラスタの開発を継続して進めた。干渉計開発としては、B-DECIGOの干渉計で用いられる双方向Fabry-Perot光共振構成の地上実証プロトタイプの開発を進め、干渉計の制御手法を実証した。レーザー光源については安定化光源の高出力化を行った。具体的には複数台の増幅器と波長変換素子を用いて発生させた光をコヒーレントに結合させることにより、変換用結晶のダメージを減らして高出力化させる方法の研究を進めた。また衛星捕捉技術について、これまで開発してきたAODを用いた角度計測システムを用いて絶対長を測る方法を考案して原理実証を行った。ドラッグフリー開発においては、吊られたFP共振器と吊られた衛星相当の構造体を用いて、FP共振器の制御と、FP鏡を参照基準とした1次元のドラッグフリー制御を実証し、制御がかかることを実証した。ドラッグフリー・スラスタの開発としては、スラスタの推力雑音を目標要求値で評価できるスラスタスタンドを実現するとともに、スラスタを用いた制御実験を進め、制御を実現している。

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。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 10件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 15件、 招待講演 13件)

  • [雑誌論文] Attonewton-meter torque sensing with a macroscopic optomechanical torsion pendulum2020

    • 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 ページ: 011802(R)

    • 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 Experiment2020

    • 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 ページ: 012032~012032

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1468/1/012032

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An arm length stabilization system for KAGRA and future gravitational-wave detectors2020

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

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 37 ページ: 035004~035004

    • DOI

      10.1088/1361-6382/ab5c95

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spectral puzzle of the off-axis gamma-ray burst in GW1708172019

    • 著者名/発表者名
      K, Ioka and T. nakamura
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 487 ページ: 4884-4889

    • DOI

      10.1093/mnras/stz1650

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Measuring scattering light distributions on high-absorptive surfaces for stray-light reduction in gravitational-wave detectors2019

    • 著者名/発表者名
      Simon Zeidler, Tomotada Akutsu, Yasuo Torii, Yoichi Aso
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 ページ: 16890-16910

    • DOI

      10.1364/oe.27.016890

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Searching for black hole echoes from the LIGO-Virgo catalog GWTC-12019

    • 著者名/発表者名
      Uchikata Nami、Nakano Hiroyuki、Narikawa Tatsuya、Sago Norichika、Tagoshi Hideyuki、Tanaka Takahiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 ページ: 1-10

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.100.062006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Testing massive-field modifications of gravity via gravitational waves2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada Kei、Narikawa Tatsuya、Tanaka Takahiro
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 ページ: 1-10

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/ptep/ptz103

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of various methods to extract ringdown frequency from gravitational wave data2019

    • 著者名/発表者名
      Nakano Hiroyuki、Narikawa Tatsuya、Oohara Ken-ichi、Sakai Kazuki、Shinkai Hisa-aki、Takahashi Hirotaka、Tanaka Takahiro、Uchikata Nami、Yamamoto Shun、Yamamoto Takahiro S.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 ページ: 1-10

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.99.124032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prospects for gravitational-wave polarization tests from compact binary mergers with future ground-based detectors2019

    • 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 ページ: 42001

    • 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 detector2019

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

      Nature Astronomy

      巻: 3 ページ: 35~40

    • DOI

      10.1038/s41550-018-0658-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Earthquake-induced prompt gravity signals identified in dense array data in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura Masaya, Kame Nobuki, Watada Shingo, Ohtani Makiko, Araya Akito, Imanishi Yuichi, Ando Masaki, Kunugi Takashi
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 71 ページ: 27

    • DOI

      10.1186/s40623-019-1006-x

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear vibration transfer in torsion pendulums2019

    • 著者名/発表者名
      Shimoda Tomofumi, Ando Masaki
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 36 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 KAGRA2019

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

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 36 ページ: 095015~095015

    • DOI

      10.1088/1361-6382/ab0fcb

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Space gravitational-wave antennas DECIGO and B-DECIGO2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Kawamura and DECIGO collaboration
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics D

      巻: 28 ページ: 1845001~1845001

    • DOI

      10.1142/S0218271818450013

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First cryogenic test operation of underground km-scale gravitational-wave observatory KAGRA2019

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

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 36 ページ: 165008~165008

    • DOI

      10.1088/1361-6382/ab28a9

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual-wavelength-pumped Tm3+-doped ZBLAN fiber MOPA at 813 nm2019

    • 著者名/発表者名
      Eiji Kajikawa, Tomohiro Ishii, Takashi Kubo, Yu-ichi Takeuchi, Kazuhiko Ogawa, Mitsuru Musha
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 ページ: 2875-2878

    • DOI

      10.1364/OL.44.002875

    • 査読あり
  • [学会発表] "Testing gravity using gravitational waves"2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      Dark Odyssey 2020: Gravitationa-Wave Probes of Dark Universe
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Overview of A01 "Testing gravity using gravitational waves"2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      Area Workshop 2020 Winter
    • 国際学会
  • [学会発表] Status report of A01 "Testing gravity using gravitational waves"2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      Third Annual Area Symposium "Gravitational wave Physics and Astronomy: Genesis"
    • 国際学会
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (112):B-DECIGOの設計2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤修一
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画(114):B-DECIGOのための光共振器とドラッグフリーの協調制御2020

    • 著者名/発表者名
      神谷峻佑, 佐藤修一
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] Space-borne Gravitational-Wave Antenna: B-DECIGO2019

    • 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 Alert2019

    • 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 DECIGO2019

    • 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 DECIGO2019

    • 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] "Testing gravity using gravitational waves"2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      東北大学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 重力波による重力理論の検証2019

    • 著者名/発表者名
      田中貴浩
    • 学会等名
      青山学院大学 セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] "Testing gravity using gravitational waves"2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      15th Rencontres du Vietnam
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Testing gravity using gravitational waves"2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      the first Hangzhou International Meeting on Gravitational Waves
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Testing gravity using gravitational waves"2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      6th Korea-Japan workshop on dark energy at KMI
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Testing gravity using gravitational waves"2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      International Conference on Gravitation & Cosmology, Mohali
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Testing gravity using gravitational waves"2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      30th Texas symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 重力波で拓かれる宇宙像2019

    • 著者名/発表者名
      田中貴浩
    • 学会等名
      林忠四郎記念講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] B-DECIGOにおける干渉計・ドラッグフリー・フォーメーションフライト制御2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤修一
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画(107):B-DECIGOの設計2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤修一
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画(115):B-DECIGOに用いられる多自由度ドラッグフリー制御技術の実証実験2019

    • 著者名/発表者名
      渡部雅海, 佐藤修一
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] A stable watt-class Tm3+-doped ZBLAN fiber MOPA with photobleaching2019

    • 著者名/発表者名
      Eiji Kajikawa, Tomohiro Ishii, Kazuhiko Ogawa, Mitsuru Musha
    • 学会等名
      Advanced Solid State Laser (ASSL 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] High slope efficiency and high power 813 nm Tm3+:ZBLAN fiber MOPA for the lattice laser of Sr optical lattice clock2019

    • 著者名/発表者名
      Eiji Kajikawa, Tomohiro Ishii, Takashi Kubo, Kazuhiko Ogawa, Mitsuru Musha
    • 学会等名
      CLEO Europe 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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