2006 Fiscal Year Annual Research Report
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索
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17204018
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
川村 静児 国立天文台, 光赤外研究部, 助教授 (40301725)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井 宏二 国立天文台, 光赤外研究部, 主任研究員 (50321584)
辰巳 大輔 国立天文台, 光赤外研究部, 主任研究員 (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, 助教授 (40324602)
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| Keywords | 重力波 / レーザー干渉計 / 宇宙物理 / 理論天文学 |
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| Research Abstract |
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。そこで現在、重力波検出を目的として、日本のTAMA300をはじめ、世界各地で大型重力波検出器の建設が行なわれている。それらの検出器がターゲットとする重力波の周波数は10Hz〜10kHzである。しかしながら、将来の重力波天文学の創成にとっては、電磁波のようにさまざまな周波数帯域における重力波アンテナの開発が望まれる。そこで本研究では超高周波重力波検出用レーザー干渉計の開発とその重力波源の探索を行なってきた。
平成18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。
1.実験
超高周波重力波検出器としてシンクロナス・リサイクリング干渉計に信号取得システムを組み込み、この周波数帯での世界最高感度を達成した。シンクロナス・リサイクリング干渉計とはサニヤック干渉計を共振型にしたものであり、干渉計の腕の長さ程度の波長を持つ周波数の重力波に対して、共振器のフィネスの分だけ感度を高めた装置である。現在のセットアップでは、狙う重力波の周波数は約100MHz、共振器のフィネスは200程度である。共振器長の誤差信号は15MHzの位相変調・復調によって取得し、その信号を用いて、レーザー光の周波数をコントロールすることによって、干渉計を常に共振状態に制御している。現在の感度は、100MHz付近で5×10^<-16>Hz^<-1/2>である。
さらに相関解析を行うために2台目のシンクロナス・リサイクリング干渉計を構築し、光共振器の部分の動作に成功した。
2.理論
素粒子の標準モデルや超対称化した素粒子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行い、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。さらに、木星質量の原始ブラックホール連星から放出される重力波の振幅と合体率を評価した。
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