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2017 年度 実績報告書

光リング共振器を用いたローレンツ不変性の破れ探査

研究課題

研究課題/領域番号 15H05445
研究機関東京大学

研究代表者

道村 唯太  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80747006)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードローレンツ不変性 / 異方性 / 光共振器 / レーザー / 相対性理論 / 干渉計 / 拡張標準理論 / 対称性
研究実績の概要

本研究では光速の行き帰りの差を、シリコンを入れた非対称光リング共振器を用いて測定することで、世界最高精度での光速の異方性探査を行う。光速度不変の原理は光子のローレンツ不変性と結びついており、異方性探査を行うことはローレンツ不変性の破れ探査を行うことに相当する。
我々はこれまで、簡易な真空容器と回転系、光学系を用いて1年間に渡る異方性探査を行うことにより、光速の行き帰りの差に対し、6×10^{-15}の上限値を得た。これは奇パリティ実験としては世界最高精度である。当時の精度は装置の回転に伴う振動雑音で制限されていたため、本研究では振動雑音低減によりさらなる精度向上を目指す。
振動雑音低減の方策としては、光学系の振動感度を低減させるためのモノリシック光学系の開発と回転台の改良による振動低減を二本柱としている。2015年度はモノリシック光学系のプロトタイプ開発、2016年度は回転台の開発を行った。2017年度から2018年度にかけては金属板に光学素子を直接接着することで振動感度を低減させるより本格的なモノリシック光学系の開発を行い、その性能評価を行った。加振試験の見積もりから、回転に伴う振動があっても10^{-17}レベルでの異方性探査が可能なことを示した。また、同相雑音除去比の評価を行い、要求値の1/100のを満たす結果を得た。さらに、1週間の試験運転を行った結果、光速の行き帰りの差に対して、5×10^{-15}の上限値を得た。これは1年間の異方性探査を行えばこれまでの上限値を5倍更新できる性能である。

現在までの達成度 (段落)

平成29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

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (55件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 8件、 査読あり 14件) 学会発表 (40件) (うち国際学会 11件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [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

    • DOI

      10.1038/s41550-018-0658-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Demonstration of Displacement Sensing of a mg-Scale Pendulum for mm- and mg-Scale Gravity Measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Matsumoto, Seth B. Cata?o-Lopez, Masakazu Sugawara, Seiya Suzuki, Naofumi Abe, Kentaro Komori, Yuta Michimura, Yoichi Aso, Keiichi Edamatsu
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 122 ページ: 071101

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.122.071101

    • 査読あり
  • [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

    • DOI

      10.1088/1361-6382/ab0fcb

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Construction of KAGRA: an underground gravitational-wave observatory2018

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

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 ページ: 013F01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptx180

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] KAGRA Collaboration, LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration2018

    • 著者名/発表者名
      Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA
    • 雑誌名

      Living Reviews in Relativity

      巻: 21 ページ: 3

    • DOI

      10.1007/lrr-2016-1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct approach for the fluctuation-dissipation theorem under nonequilibrium steady-state conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Komori, Yutaro Enomoto, Hiroki Takeda, Yuta Michimura, Kentaro Somiya, Masaki Ando, Stefan W. Ballmer
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 97 ページ: 102001

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.102001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Seismic cross-coupling noise in torsion pendulums2018

    • 著者名/発表者名
      Tomofumi Shimoda, Naoki Aritomi, Ayaka Shoda, Yuta Michimura, Masaki Ando
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 97 ページ: 104003

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.104003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Space Gravitational Wave Antenna DECIGO and B-DECIGO2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Kawamura et al.
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics D

      巻: 27 ページ: 1845001

    • DOI

      10.1142/S0218271818450013

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Particle swarm optimization of the sensitivity of a cryogenic gravitational wave detector2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura, Kentaro Komori, Atsushi Nishizawa, Hiroki Takeda, Koji Nagano, Yutaro Enomoto, Kazuhiro Hayama, Kentaro Somiya, Masaki Ando
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 97 ページ: 122003

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.122003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarization test of gravitational waves from compact binary coalescences2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takeda, Atsushi Nishizawa, Yuta Michimura, Koji Nagano, Kentaro Komori, Masaki Ando, and Kazuhiro Hayama
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 98 ページ: 022008

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.98.022008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical Ring Cavity Search for Axion Dark Matter2018

    • 著者名/発表者名
      Ippei Obata, Tomohiro Fujita, Yuta Michimura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 121 ページ: 161301

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.121.161301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical levitation of a mirror for reaching the standard quantum limit2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura, Yuya Kuwahara, Takafumi Ushiba, Nobuyuki Matsumoto, Masaki Ando
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 ページ: 13799

    • DOI

      10.1364/OE.25.013799

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mirror actuation design for the interferometer control of the KAGRA gravitational wave telescope2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura et al.
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 34 ページ: 225001

    • DOI

      10.1088/1361-6382/aa90e3

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Higher order test of Lorentz invariance with an optical ring cavity2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura, Jake Guscott, Matthew Mewes, Nobuyuki Matsumoto, Noriaki Ohmae, Wataru Kokuyama, Yoichi Aso, Masaki Ando
    • 雑誌名

      Proceedings of the Fourteenth Marcel Grossmann Meeting

      巻: 0 ページ: 4465 pages

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Status of KAGRA: Recent progress towards O3 and future plans2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura for the KAGRA collaboration
    • 学会等名
      Conference on Multi-messenger Astronomy in the Era of LIGO-India
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical Levitation of a Mirror for Realizing Macroscopic Entanglement2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura
    • 学会等名
      The 1st QFilter Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Brief Overview of QFilter Project2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura
    • 学会等名
      The 1st QFilter Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザー干渉計による精密距離計測2019

    • 著者名/発表者名
      道村唯太
    • 学会等名
      第三回 若手による重力・宇宙論研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 重力波観測の現状と展望2019

    • 著者名/発表者名
      道村唯太
    • 学会等名
      第三回 若手による重力・宇宙論研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 冷却機械振動子を用いた重力センサーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      松本伸之, Seth B. Catano-Lopez, 金井天馬, 菅原大和, 鈴木聖也, 阿部尚文, 小森健太郎, 道村唯太, 麻生洋一, 枝松圭一
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(9)2019

    • 著者名/発表者名
      川﨑拓也, 喜多直紀, 長野晃士, 牛場崇文, 道村唯太, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(10)2019

    • 著者名/発表者名
      喜多直紀, 川﨑拓也, 長野晃士, 牛場崇文, 道村唯太, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] ねじれ振り子を用いた量子輻射圧揺らぎの観測2019

    • 著者名/発表者名
      小森健太郎, 榎本雄太郎, Ooi ChingPin, 宮崎祐樹, 松本伸之, 道村唯太, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 宇宙重力波望遠鏡を用いたアクシオン暗黒物質の探索2019

    • 著者名/発表者名
      小幡一平, 長野晃士, 道村唯太, 藤田智弘
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 光共振器を用いたアクシオン暗黒物質の探索2019

    • 著者名/発表者名
      道村唯太, 小幡一平, 藤田智弘, 長野晃士, 川﨑拓也, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 第二世代重力波望遠鏡の高感度化2018

    • 著者名/発表者名
      道村唯太, 小森健太郎, 榎本雄太郎, 長野晃士, 宗宮健太郎, 灰野禎一, 端山和大, 西澤篤志
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 光リング共振器を用いたLorentz不変性検証(3)2018

    • 著者名/発表者名
      酒井譲, 武田紘樹, 道村唯太, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 光リング共振器を用いたLorentz不変性検証(4)2018

    • 著者名/発表者名
      武田紘樹, 酒井譲, 道村唯太, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 量子輻射圧揺らぎ観測に向けたねじれ振り子光共振器のロック2018

    • 著者名/発表者名
      小森健太郎, 榎本雄太郎, Ooi Ching Pin, 松本伸之, 道村唯太, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(4)2018

    • 著者名/発表者名
      和田祥太郎, 長野晃士, 川崎拓也, 道村唯太, 牛場崇文, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(5)2018

    • 著者名/発表者名
      川崎拓也, 長野晃士, 和田祥太郎, 道村唯太, 牛場崇文, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(6)2018

    • 著者名/発表者名
      長野晃士, 和田祥太郎, 川崎拓也, 道村唯太, 牛場崇文, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] Sensitivity Optimization of Cryogenic Gravitational Wave Detectors2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura, Kentaro Komori, Atsushi Nishizawa, Hiroki Takeda, Koji Nagano, Yutaro Enomoto, Kazuhiro Hayama, Kentaro Somiya, Masaki Ando
    • 学会等名
      Gravitational Wave Advanced Detector Workshop 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optimization of the KAGRA sensitivity2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura, Kentaro Komori, Atsushi Nishizawa, Hiroki Takeda, Koji Nagano, Yutaro Enomoto, Kazuhiro Hayama, Kentaro Somiya, Masaki Ando, Sadakazu Haino
    • 学会等名
      The 4th KAGRA International Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Prospects for improving the sensitivity of KAGRA gravitational wave detector2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura et al.
    • 学会等名
      15th Marcel Grossmann Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Ring Cavity Search for Axion Dark Matter2018

    • 著者名/発表者名
      小幡一平, 藤田智弘, 道村唯太
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] 低温重力波望遠鏡の感度最適化2018

    • 著者名/発表者名
      道村唯太, 小森健太郎, 西澤篤志, 武田紘樹, 長野晃士, 榎本雄太郎, 端山和大, 宗宮健太郎, 安東正樹, 灰野禎一
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [学会発表] 量子輻射圧揺らぎ観測に向けたねじれ振り子光共振器の変位雑音評価2018

    • 著者名/発表者名
      小森健太郎, 榎本雄太郎, Ooi Ching Pin, 松本伸之, 道村唯太, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(7)2018

    • 著者名/発表者名
      喜多直紀, 川﨑拓也, 長野晃士, 牛場崇文, 道村唯太, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(8)2018

    • 著者名/発表者名
      川崎拓也, 喜多直紀, 長野晃士, 牛場崇文, 道村唯太, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] Optical Cavity Tests of Lorentz Invariance2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura
    • 学会等名
      Light-driven Nuclear-Particle physics and Cosmology
    • 国際学会
  • [学会発表] Possible KAGRA Upgrades2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura, Kentaro Komori, Yutaro Enomoto, Koji Nagano, Kentaro Somiya
    • 学会等名
      Gravitational Wave Advanced Detector Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Possibility of Upgrading KAGRA2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura, Kentaro Komori, Yutaro Enomoto, Koji Nagano, Kentaro Somiya, Sadakazu Haino
    • 学会等名
      The 3rd KAGRA International Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] The status of KAGRA underground cryogenic gravitational wave telescope2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura for the KAGRA collaboration
    • 学会等名
      XV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] Laser Interferometry for Gravitational Wave Astronomy2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Michimura
    • 学会等名
      International OSA Network of Students Okinawa 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光リング共振器を用いたLorentz不変性検証(1)2017

    • 著者名/発表者名
      酒井譲, 武田紘樹, 道村唯太, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 光リング共振器を用いたLorentz不変性検証(2)2017

    • 著者名/発表者名
      武田紘樹, 酒井譲, 道村唯太, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 鏡の光学浮上による標準量子限界の到達2017

    • 著者名/発表者名
      道村唯太, 長野晃士, 和田祥太郎, 川崎拓也, 牛場崇文, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 重力波望遠鏡KAGRAの主干渉計高度化2017

    • 著者名/発表者名
      道村唯太, 他
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(1)2017

    • 著者名/発表者名
      和田祥太郎, 長野晃士, 川崎拓也, 道村唯太, 牛場崇文, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(2)2017

    • 著者名/発表者名
      川崎拓也, 長野晃士, 和田祥太郎, 道村唯太, 牛場崇文, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 光輻射圧による鏡の光学浮上技術の開発(3)2017

    • 著者名/発表者名
      長野晃士, 和田祥太郎, 川崎拓也, 道村唯太, 牛場崇文, 松本伸之, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 量子輻射圧揺らぎ観測に向けたねじれ振り子光共振器の構築2017

    • 著者名/発表者名
      小森健太郎, Ooi Ching Pin, 榎本雄太郎, 松本伸之, 道村唯太, 安東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 干渉計型重力波検出器と光学機械相互作用2017

    • 著者名/発表者名
      榎本雄太郎, 長野晃士, 道村唯太, 安東正樹, 古澤明, 川村静児
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [備考] Yuta Michimura

    • URL

      http://granite.phys.s.u-tokyo.ac.jp/michimura/wiki/

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公開日: 2019-12-27  

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