道村唯太 東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻

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1 道村唯太 東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻
安東研中間報告会　　　　　　 年4月25日 iKAGRA反省会 道村唯太 東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻

2 大型低温重力波望遠鏡KAGRA 岐阜県 神岡鉱山地下に建設中 レーザー干渉計型重力波検出器 2010年10月 プロジェクト開始
2014年3月 トンネル掘削工事完了 2015年11月 第一期実験施設完成記念式典 2016年3月 試験運転開始 　3 kmの常温Michelson干渉計(iKAGRA) 2018年3月 低温運転開始予定 　3 kmの低温Michelson干渉計(bKAGRA2018) 地下建設で地面振動、低温で熱雑音を下げる 　→第2.5世代干渉計

3 KAGRAの干渉計構成 3 km低温RSE干渉計 180W高出力レーザー 高性能防振装置 ETMY ITMX/Y, ETMX/Y
Type-A + Cryopayload IP and 7-stage pend. PRM/2/3 Type-Bp triple pend. MCe ITMY PRM PR2 MCi MCo PSL IFI ITMX ETMX 180W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 SR2 BS, SRM/2/3 Type-B IP and quadruple pend. SR3 SRM OFI OMC

4 iKAGRAの干渉計構成 3 km常温Michelson干渉計 2Wレーザー 簡易な防振装置 2016年3月25日からの試験運転の構成
3月25-31日、4月11-25日の2回の試験運転 ETMY ETMX/Y TAMA PRM double pend. PR2 fixed mirror PR3 Type-Bp’ double pend. MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX 2W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS CLIO BS double pend.

5 3月の試験運転の概要 ~ 3e-15 /rtHz @ 100 Hz DC信号を使ってミッドフリンジロック
アクチュエータレンジ不足により30分くらいでロックが落ちる(潮汐) IMCもアラインメント がずれていって 落ちる 80 Hzと135 Hzの2本 の較正ラインのみ plot by K. Hayama et al. (klog #1418) measured with 3-km Michelson prediction calculated by A. Araya JGW-E used GOTIC2 (tidal effect from the Moon and the Sun)

6 4月の試験運転の概要 ~ 6e-16 /rtHz @ 100 Hz RF信号を使ってダークフリンジロック → 強度雑音低減により感度向上
アクチュエータレンジを16倍に 　→ 潮汐が問題にならなくなる IMCにdither alignmentを導入 　→ IMCの安定度向上 UGF制御の導入 　→ アラインメントずれ 　によるUGF低下を補正 ETMX,Y,BSに独立な較正ラインを導入 　→ アクチュエータドリフトの見積もり Michelson Actuator Filter ÷ ~ OLG

7 試験運転後なにをするか 干渉計設定の保存(デジタル、アナログ両面) サスペンションの性能評価・確認
光てこの性能評価 　- 鏡を固定しての雑音評価 　- 風防で雑音は下がるか iKAGRAデータの整理 　- 重力波信号較正 　- アクチュエータドリフト、Michelsonドリフト 　　の分離 detector characterization 　ロックロスの原因調査(地震、サチりetc) 4月26日から、参加可能は人はお願いします

8 iKAGRAの奇跡 iKAGRA試験運転が3月に間に合ったのは奇跡
　　2/25 全鏡のインストール完了 　　　10月のPR3テスト開始から5ヶ月 　　3/2 DAQシステムのトラブル解決 　　　これがないとデータが取れない 　　3/10 RFMネットワークの完成 　　　これがないとETMに返せない 　　3/17 初の干渉縞 　　　すばらしい初期アラインメント 　　3/18 初ロック 　　　3 km RFMはほぼぶっつけ本番 bKAGRAでは同じ奇跡を期待してはいけない 　→iKAGRAの軌跡から学ぶ

9 2010年10月時点でのiLCGT案 3 km常温FPMI干渉計 プロジェクトが始まった プロジェクトスタート
ETMY ITMX/Y, ETMX/Y Type-A + Cryopayload IP and 7-stage pend. PR2/3 Type-B IP and quadrupole pend. MCe ITMY PR2 MCi MCo PSL IFI ITMX ETMX ?W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 SR2 BS, SR2/3 Type-B IP and quadruple pend. プロジェクトスタート 2011年4月トンネル掘削開始予定 2014年9月試験運転開始予定 SR3 JGW-G

10 2011年8月時点でのiLCGT案 3 km常温FPMI干渉計 腕共振器を短くして低温テスト と同時並行 2011年3月の東日本大震災
ETMY ITMX/Y, ETMX/Y Type-C’ stack and triple pend. PR2/3 Type-C’ stack and triple pend. ITMY MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ITMX ETMX 3W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 SR2 BS, SR2/3 Type-C’ stack and triple pend. 2011年3月の東日本大震災 トンネル掘削開始もまだ 2014年9月試験運転開始予定 SR3 JGW-G

11 2011年12月時点でのiLCGT案 3 km常温FPMI干渉計 試験運転開始を遅らせる 全体のスケジュールは圧迫 しない、技術成熟度がまだ
ETMY ITMX/Y, ETMX/Y Type-C’ stack and triple pend. PR2/3 Type-C’ stack and triple pend. ITMY MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ITMX ETMX ?W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 SR2 BS, SR2/3 Type-C’ stack and triple pend. 全体のスケジュールは圧迫 しない、技術成熟度がまだ 2015年11月試験運転開始予定 SR3 JGW-M

12 2012年2月時点でのiKAGRA案 3 km常温FPMI干渉計 さりげなくSR系がなくなる 試験運転開始も1ヶ月延期
ETMY ITMX/Y, ETMX/Y Type-C’ stack and triple pend. PR2/3 Stack-B stack and triple pend. ITMY MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ITMX ETMX 40W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS Stack-B stack and triple pend. 2012年1月に愛称決定 2015年12月試験運転開始予定 JGW-G

13 2012年3月時点でのiKAGRA案 3 km常温FPMI干渉計 Type-B固定シリーズが登場
ETMY ITMX/Y, ETMX/Y Type-B payload triple pend. PR2/3 Type-B fixed triple pend. ITMY MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ITMX ETMX 40W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS Type-B fixed triple pend. bKAGRAには使わないstackの開発をやめる 2015年12月試験運転開始予定 JGW-M

14 2013年3月時点でのiKAGRA案 3 km常温FPMI干渉計 Type-Bpという名前が初登場
ETMY ITMX/Y, ETMX/Y Type-Bp triple pend. PR2/3 Type-Bp triple pend. ITMY MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ITMX ETMX ?W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS Type-B fixed triple pend. 2012年5月トンネル掘削開始(2014年3月完了) 2015年12月試験運転開始予定 JGW-G

15 2014年12月時点でのiKAGRA案 3 km常温Michelson干渉計 ETMはType-Bp’
真空系、クリーンブースの 完了はまだまだ ETMY ETMX/Y Type-Bp’ double pend. PR2/3 Type-Bp triple pend. MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX 2W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS Type-B fixed triple pend. 2014年10月にPSL光学定盤搬入 2015年1月IMCロック予定 (JGW-D ) 2015年12月試験運転開始予定 JGW-G

16 2015年5月時点でのiKAGRA案 3 km常温Michelson干渉計 真空系、クリーンブースの 設置がほぼ完了 湧水対策工事
ETMY ETMX/Y Type-Bp’ double pend. PR2/3 Type-Bp triple pend. MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX 2W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS Type-B fixed triple pend. 2015年6月にPSL完了予定 2015年7月IMCロック、7月にPR3完了予定 2015年12月試験運転開始予定 JGW-P

17 2015年7月時点でのiKAGRA案 3 km常温Michelson干渉計 ASを使わないことに IMC WFSもだんだんなくなる
ETMY ETMX/Y Type-Bp’ double pend. PR2/3 Type-Bp triple pend. MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX 2W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS Type-B fixed triple pend. IMC鏡の導入もまだ 2015年8月IMCロック、8月にPR3完了予定 2015年12月試験運転開始予定 JGW-G

18 2015年10月時点でのiKAGRA案 3 km常温Michelson干渉計 試験運転開始を3月に延期 実際にIMC鏡導入は12月
ETMY ETMX/Y Type-Bp’ double pend. PR2/3 Type-Bp triple pend. MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX 2W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS Type-B fixed triple pend. 2015年10月PR3テスト開始 2015年11月IMCロック、12月にPR3完了予定 2016年3月試験運転開始予定 JGW-G

19 2016年1月時点でのiKAGRA案 3 km常温Michelson干渉計 PR2の耳に欠陥、 防振系全体の大幅簡略化
ETMY ETMX/Y TAMA PRM double pend. PR2 fixed mirror PR3 Type-Bp’ double pend. MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX 2W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS CLIO BS double pend. 2016年1月IMCロック達成 2016年2月PR3完了予定 2016年3月試験運転開始予定 JGW-G

20 2016年2月~3月のiKAGRA 3 km常温Michelson干渉計 2月8日BS導入完了 2月19日ETMX/Y導入完了
2月25日PR3導入完了 3月8日ETMXに光到達 3月15日試験運転開始を25日からに延期決定 ETMY ETMX/Y TAMA PRM double pend. PR2 fixed mirror PR3 Type-Bp’ double pend. MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX 2W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS CLIO BS double pend.

21 2016年3月のiKAGRA 3 km常温Michelson干渉計 3月18日MICH初ロック 3月25日試験運転開始
IFIからBSあたりの真空引きは諦めた ETMY ETMX/Y TAMA PRM double pend. PR2 fixed mirror PR3 Type-Bp’ double pend. MCe PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX 2W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 BS CLIO BS double pend.

22 iKAGRAはなぜ遅れたのか 東日本大震災、湧水など予想できなかった災害 慢性的な人手不足、予算不足
無茶なスケジューリング 　- 準備状況、成熟度の評価が甘かった 　- 間に合うと言っているから、ではだめ 　- 当事者意識を持っていなかった 　- 再三指摘、でも対応が遅れた 数多くのスケジュール・構成変更 　- 結果として無駄な仕事があった 　- 理由が不明確 　- スケジュールを信じる人がいなくなっていく 　- 「どうせ間に合わない」

23 bKAGRAでは スケジュールや構成の変更はしない そのために現実的なスケジュールを立てる 多くの人を納得させる
スケジュールや構成の変更はしない 　そのために現実的なスケジュールを立てる 　多くの人を納得させる スケジュールを立てるだけではなく、守る 　日々進展を評価して、微調整する 　バッファをうまく使う それでも間に合わなかったら、遅れた理由を全体に報告して、修正を行う iKAGRAのときもわかっていたはず 大型計画ではあたりまえのことをするのが難しい どうする？

24 とりあえず問題 「とりあえず」作ったものが後々問題になり、トラブルシュートに時間がかかる
光学部品のゆるみ、ケーブルをねじ止めしない、本来のボルトじゃないものを使うなど EXAテーブルが真空引き中に浮いた。これによりボルトの再調査が入ることになり、調査中に光軸を失った ケーブルが外れていたことがわからず、 RF PDを持ち帰ってテストしたりした

25 安全上の問題 2015年10月22日 VIS作業中に指をはさみ怪我 2016年1月5日 クリーンブースボルト 締め忘れ発覚
2016年3月11日 EXAが浮く 2016年3月14日 EXAビューポート破裂 現場調査が十分されないまま進んだ 報告も遅れた(またはされ なかった) 　僕が知らないのもいっぱ 　いありそう 急ぎすぎて取り返しがつか ないことにならないよう

26 その他もろもろの問題 リモートアクセスの制限問題 リモートがうまく貢献できるような環境が必要
リモートアクセスの制限問題 　リモートがうまく貢献できるような環境が必要 神岡サイトとオフサイトの対立問題 　神岡で「勝手に」方針が決まる 英語日本語問題 　klog、コミッショニングメーリス 担当者、責任者、リーダーが誰なのか問題 　基本的にいない 設計図がない問題 　基本的にない 設計図があっても設計図通りに作らない問題 　いろいろありますね

27 設定間違いなど iKAGRAは急ぎすぎて、いろいろ間違えたまま試験運転開始してしまった 何がiKAGRAなのかの定義がなかった
　　ETMコイル行列の間違い(3月) 　　各鏡に独立な較正ピーク入れてなかった(4月) 　　IMC用光てこの較正間違い(3,4月、要確認) 　　地震計信号の較正間違い(4月) 　　guardian設定間違い(4月) 　　RF信号のIとQ間違い(4月) 何がiKAGRAなのかの定義がなかった 事前の「設計図」、複数人での 十分なチェックが必要

28 まとめ やっぱり干渉計はものすごく楽しかった 多くの人に干渉計作業・シフトに加わって もらい、人材育成や士気の向上につながった
やっぱり干渉計はものすごく楽しかった 　多くの人に干渉計作業・シフトに加わって 　もらい、人材育成や士気の向上につながった 経験も積んだし、技術も向上した 一方で多くの課題が残されていることも忘れてはならない 「サルでもできる」スケジュールが必要 　(KAGRAにはスーパーマンがたくさんいるけど) 　スーパーマンや奇跡に頼ってはいけない 　自分たちはサルだということを自覚する bKAGRAはもう始まっている

29 bKAGRA2018の干渉計構成(案) 3 km低温Michelson干渉計 中出力レーザー？(40 W?)
power recyclingは入れるかも (入れた方が士気が上がる と思う) SRMも余裕があれば 主な争点 　低温ペイロードが間に合うか 　 常温懸架系が間に合うか、レーザーをどうするか ETMY ETMX/Y Cryopayload fixed double pend. (Type-A test in parallel) PRM/2/3 Type-Bp modified triple pend. MCe PRM PR2 MCi MCo PSL IFI ETMX ?W MCi/o/e Type-C stack and double pend. BS PR3 SR2 BS, SR2/3 Type-B IP and quadruple pend. SR3

30 bKAGRAに向けて 低温ペイロードに力を入れるのは必須 デザインレビュー 他のグループがその影に隠れてさぼっていてはもちろんだめ
低温ペイロードに力を入れるのは必須 　デザインレビュー 　　他のグループがその影に隠れてさぼっていてはもちろんだめ PSLの開発も大変(デザインはほぼできてる) 　2017年1月まで柏で2Wでの統合テスト 　2017年3-8月に神岡にインストール 干渉計関連では 　回路と配線図の作成 　干渉計モデリング 　デジタル系の開発(simulated plantの開発) 　ALS(green locking)の設計 　出射光学系の設計