超高周波重力波検出用レーザー干渉計の開発と重力波源の探査

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17204018
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 川村 静児 国立天文台, 光赤外研究部, 准教授 (40301725)
• 研究分担者: 新井 宏二 国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (50321584) ; 辰巳 大輔 国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (70333276) ; 杉山 直 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70222057) ; 千葉 剛 日本大学, 文理学部, 准教授 (40324602)
• キーワード: 重力波 / レーザー干渉計 / 宇宙物理 / 理論天文学

研究概要

重力波は、アインシュタインの一般相対性理論によりその存在を予言された光速で伝わる時空のひずみであるが、未だ直接検出はなされていない。そこで本研究では、超高周波帯(1MHz〜100MHz)の重力波検出を目指して、シンクロナス・リサイクリング干渉計の開発と超高周波重力波源の理論的探索と観測を行なっている。平成19年度の実験・理論における成果はそれぞれ以下の通りである。
[実験]:超高周波重力波検出器として2台のシンクロナス・リサイクリング干渉計の動作に成功し、100MHz帯での世界最高感度(重力波のストレインに対して〜8×10^<-17>Hz^<-1/2>)を達成した。また1,000秒間のデータ取得を行い、相関解析を行うことにより、100MHzの背景重力波のエネルギー密度比に対してh_oΩ_<GW>=6×10^<25>の制限を与えることに成功した。
[理論]:素粒子の標準モデルでの相対論的自由度の温度依存性も正確に考慮したインフレーション起源のストカスティックな重力波のスペクトルの計算をさまざまなインフレーションモデルについて行った。また相関解析によるインフレーション起源の背景重力波の検出のために有効なテンプレートの形を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Laser-interferometric detectors for gravitational wave backgrounds at 100 MHz: Detector design and sensitivit (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nishizawa, et. al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 77 ページ: 022002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Search Templates for a Primordial Stochastic Gravitational Wave Background (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Chiba, Yoshiaki Himemoto, Masahide Yamaguchi, Jun'ichi Yokoyama
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 76 ページ: 043516
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weak Lensing of Galaxy Clusters in MOND (2007)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Takahashi, Takeshi Chiba
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 671 ページ: 45-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solar System Constraints to General f(R) Gravity (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Chiba, Tristan L. Smith and Adrienne L. Erickcek
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 75 ページ: 124014
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Null Test of the Cosmological Constant (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Chiba, Takashi Nakamura
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 118 ページ: 815-819
  • 査読あり
• [学会発表] Laser-interferometric detectors for gravitational-wave background at 100 MHz (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Nishizawa
  • 学会等名: JGRG17
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20071203-07
• [学会発表] レーザー干渉計を用いた長高周波重力波検出器の開発II (2007)
  • 著者名/発表者名: 阿久津智忠、他
  • 学会等名: 天文学会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] 超高周波重力波検出用レーザー干渉計の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 新井宏二、他
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] Development of a detector pair for very high frequency gravitational waves (2007)
  • 著者名/発表者名: Tomotada Akutsu, Seiji Kawamura, Koji Arai, Daisuke Tatsumi, Shigeo Nagano, Naoshi Sugiyama, Takeshi Chiba, Ryuichi Takahashi, Kazuhiro Yamamoto, Atsushi Nishizawa, Erina Nishida, Mitsuhiro Fukushima, Toshitaka Yamazaki, and Masa-Katsu Fujimoto
  • 学会等名: 7th Edoardo Amaldi Conference on Gravitational Waves
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2007-07-11
• [図書] 第4章「物理定数の時間変化」(「光と物理学」嶺重 慎・高橋義朗・田中耕一郎編) (2007)
  • 著者名/発表者名: 千葉 剛
  • 総ページ数: 63-80
  • 出版者: 京都大学学術出版会