総研大ら,重力波検出器の量子雑音低減技術を実証

著者: higa

国立天文台,総合研究大学院大学(総研大),東京大学,電気通信大学,仏,オランダ,米,台湾,独,伊の研究グループは,重力波望遠鏡の感度を上げる新たな技術を世界で初めて開発し,その実証に成功した(ニュースリリース)。

この開発と実証には,国立天文台三鷹にある重力波検出器TAMA300が用いられた。

現在稼働中の干渉計型重力波望遠鏡は,重力波到達時に離れた鏡の間に生じるわずかな距離の変化を精密に測定して,重力波を検出する。鏡の間は数km離れているものの,その変化は極めて小さく,量子力学的に避けられないゆらぎまでも制御しなければ重力波の検出はできない。

このゆらぎは,波の位相と振幅との両方に現れ,どちらかを小さく抑えるともう一方が大きくなるという性質がある。位相のゆらぎは高周波数の雑音を,振幅のゆらぎは低周波の雑音を発生させる。周波数に応じて小さくしたいゆらぎを選ぶことができれば,雑音を小さくできる。

研究グループは,TAMA300を改造し,ゆらぎを制御する技術の開発を行なった。TAMA300は300mの基線長を持つプロトタイプのレーザー干渉計型重力波検出器。

研究グループは長さ300mのフィルター共振器を構築し,この長い基線長と,KAGRAの開発で培われた防振制御などの最新技術を応用して,大型重力波望遠鏡で必要とされる100ヘルツ以下という低周波におけるゆらぎの制御の実現に成功した。このような低い周波数でのゆらぎの制御はたいへん難しく,これまで成功例がなかった。

この技術は,KAGRAのみならず,米のLIGO,欧州のVirgoといった世界中の重力波望遠鏡の次期アップグレードで採用される予定で,その実現性を世界に先駆けて実証したことは大きな意義がある。この技術を実装することで,現在よりも感度は約2倍,観測可能な重力波現象の数は8倍となる。

より多くの重力波現象を観測することで,ブラックホール連星の形成過程や一般相対性理論の精密検証,中性子星の諸性質の解明や,宇宙における重元素の起源など,宇宙に関するさまざまな新しい知見が得られることが期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 京大ら,テイル重力波を含む重力波波形を再構成

    京都大学,米Johns Hopkins大学,デンマークNiels Bohr研究所は,小さな外的環境で乱れた準固有振動の集合を取り扱うことで,テイル重力波を含む重力波波形を再構成できることを明らかにした(ニュースリリース)…

    2025.07.29
  • 日本科学未来館,「量子コンピューター」「宇宙」の常設展公開

    日本科学未来館が2025年4月23日から「量子コンピューター」と「宇宙」をテーマとする新たな常設展を公開している。 量子コンピューターに関しては,難解な量子の世界を直感的に楽しみながら理解していく展示を目指したとし,『量…

    2025.05.13
  • JAXA,新方式の宇宙重力波検出器を実験的に実証

    JAXA,新方式の宇宙重力波検出器を実験的に実証

    宇宙航空研究開発機構(JAXA)は,新方式の宇宙重力波検出器を初めて実験的に実証することに成功した(ニュースリリース)。 重力波の検出において,地上の検出機では観測が困難な10Hz程度よりも低い周波数帯を観測するため,宇…

    2025.02.27
  • 産総研,簡便なレンズ表面の球面度校正法を開発

    産業技術総合研究所(産総研)は,不確かさ4.3nmで基準球面レンズの球面度を高精度に校正可能な技術を開発した(ニュースリリース)。 レーザー干渉計によるレンズの球面度校正装置において,レンズ二球面比較三位置法では,同Fナ…

    2024.11.29
  • 京大,連星中性子星合体に対する世界最長計算に成功

    京都大学は,スーパーコンピューター「富岳」を使い,連星中性子星の合体に対する世界最長(合体後1秒間,既存の10倍)の一般相対性論シミュレーションに成功した(ニュースリリース)。 2017年8月,合体する2つの中性子星から…

    2023.07.12
  • 熊本大ら,ナノヘルツ重力波到来の証拠を確認

    熊本大学と,インド,ヨーロッパ(イギリス・フランス・ドイツなど)の研究グループは,パルサーと呼ばれる天体を長期間にわたって精密観測し,そのデータの解析からナノヘルツの周波数を持つ重力波が宇宙のあらゆる方向から地球に飛来し…

    2023.06.29
  • NAOJら,大望遠鏡の連携により重力波天体を探索

    国立天文台(NAOJ),スペイン・カナリア天体物理研究所,千葉工業大学らは,北半球にある2つの大型光学望遠鏡を用いて,ブラックホール同士の合体による重力波事象に対してこれまでにない深さで追観測し,その電磁波放射の可能性に…

    2023.04.13
  • santec,高精度ウエハー厚分布測定器を発売  

    santecは,光学測定器分野で培われた高速波長可変レーザの技術を干渉計測に応用し,高精度ウエハー厚分布測定器「TMS-2000」を実用化したと発表した(ニュースリリース)。 この製品はSEMI規格に準拠した平坦度を,グ…

    2022.12.06

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア