瀬戸直樹 (UC Irvine) 2007.4.18 第５回DECIGOワークショップ スペース干渉計 N. Seto 2006, 2007 地上干渉計 樽家さんとの研究
Introduction 背景重力波 重力相互作用：とても弱い、重力波：高い透過性 超高エネルギー物理状態の化石があるかも？ GWs:極初期宇宙まで通過 （EMWs z~1000） 超高エネルギー物理状態の化石があるかも？ どうやって特徴付ける？（model-indep, 変なもの） スペクトル WGW(f) 非等方性 …… 円偏光 (ストークス V パラメーター) NASA
ストークスパラメーター V I: intensity(WGW)>0 V:左右の振幅の非対称性(±) 平面波展開 R,L Right-handed Left-handed パラメーター I,Vの意味 I: intensity(WGW)>0 V:左右の振幅の非対称性(±) パリティの破れ(e.g. gravitational Cern Simon term) 等方成分を持つ (⇔直線偏光 Q±iU)
干渉計を適当に配置して“回転”を捉えればいい どうやってVを測るか? (等方成分) V:二次のモーメント ２台の相関を取る a 長時間積分が有効！ ha オーバーラップ関数（感度） (系の幾何学で決まる) hb b 干渉計を適当に配置して“回転”を捉えればいい 向き、位置、（時間差） フーリエ空間では自動的に入ってくる
配置と感度 2台が同一平面上: 高い対称性 LISA,BBOの軌道：同一平面 左 右 a b 右 右 全方向積分 V 信号がキャンセル オーバーラップ関数gの基本的性質 2台が同一平面上: 高い対称性 左 右 面に対して対称な入射方向 全方向積分 a b 同符号 異符号 V 信号がキャンセル 等方成分に感度なし 右 右 LISA,BBOの軌道：同一平面 BBO LISA 100%偏光していても分からない!!
軌道を少し変え、面対称性を破壊 右 右 同じ寄与を持つ 有限Z-成分で感度 軌道面をずらしてz成分を 持たせる(~1/1000rad) B1 偏光面のスナップショット 右 モノポール成分なので相対的な 位置だけが意味を持つ B1 方向反転：時間反転 右 同じ寄与を持つ 有限Z-成分で感度 Phase shiftを利用
IとVへの感度（どのくらい離せばいいのか） D 最大距離Dと感度の変化 ΩGW D=0 I00:max V00:0 D=5 I00:7%↓ V00:25% ΩGW=const, 100%円偏光の場合（BBO:1年積分後） ΩGWへの比較的小さな感度減少で 円偏光に感度を設定可能 25 50 75 100 距離 D[104 km]
まとめ 重力波：透過性が強い 円偏光(parity violationと関連) What next (beyond ΩGW)? 初期宇宙からの信号(?) 汎用性を上げたい(どのような自由度?) 重力波：天文学のフロンティア, “変なもの”：インパクト大 円偏光(parity violationと関連) 右巻き、左巻きの非対称性 等方成分:干渉計面の対称性で相殺 DECIGO/BBO 今のままでは100％偏光でも識別不可 軌道を微調整→検出可能 (ΩGWへの影響小さい) What next (beyond ΩGW)? 干渉計デザインと物理 材料を集める パラメーターの“最適な”設定
I,Vの分離 面のずれ0.001rad程度 I+V I-V 線形結合で分離可能