神岡での重力波観測 大橋正健 and the LCGT collaboration

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1 神岡での重力波観測 大橋正健 and the LCGT collaboration
旅費　　１，１４０千円 研究費　　 １６０千円 （地球物理とCLIO） 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

2 LCGTの開発研究 LCGT計画 TAMA（国立天文台三鷹キャンパス） CLIO（神岡宇宙素粒子研究施設）
1995年建設開始　 年まで感度向上実験および観測 2004年以降 感度向上のため低周波防振装置を導入 TAMA（国立天文台三鷹キャンパス） CLIO（神岡宇宙素粒子研究施設） 2003年建設開始 2006年以降実証テスト中 　　・神岡の地下設置（地下の安定性） 　　・低温に保つ冷凍機の連続運転 これらの実証実験を通して、本格的な重力波望遠鏡を建設、運転するノウハウを蓄積。 LCGT計画 2 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19 2 2

3 Illustrated by Dr. Miyoki
宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

4 CLIO Sapphire Mirror Substrate: Crystal Systems (US) Polish:
CANON (Japan) Coating: JAE (Japan) R=99.9% Diameter 100mm Thickness 60mm (same as TAMA mirrors) 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

5 CLIO Cryostat for end mirror
宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

6 Low vibration Pulse Tube refrigerator developed by KEK and SUMITOMO
宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

7 Cooling test and achieved temperature
Several days are necessary for mirror cooling. 63K Measured by Dr. Uchiyama 8.8K 12.9K 45K 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

8 Cryogenic suspension system
Basic design is double pendulum Intermediate mass Mirror 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

9 Cooling method by a cryocooler
宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

10 Noise budget at room temperature
Thermal noise of suspension Thermal noise of mirror Current sensitivity is limited by thermal noises 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

11 CLIOの変位感度 - 常温の熱雑音レベルに到達 -
●ワイヤーをより細いものに変更し、ワイヤー共振群を感度の一番いいところからずらした。（同時に低周波見積もり感度がより下がる。このおかげで鏡の熱雑音が見えやすくなった。） ● 400Hz以上でRF関係の雑音を特定し、Shot雑音に到達。 ●400Hzから20Hzまでの雑音を特定し、除去。 さらに ● 400Hzから20Hzまでで、ビームセンターリングで、ピッチ振動起因の雑音を低減。 ●鏡の常温熱雑音に接近（青点線）。 ●20Hzから70Hzも振り子のピッチか振り子の熱雑音の可能性大（緑点線）。 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19 11

12 世界の重力波観測装置との比較 -CLIO VIRGO GEO LIGO-
世界のkmスケールの干渉計と比較しても、変位感度は互角 Virgoは、Super　Attenuatorのおかげで、低周波で断トツ。 LIGOはスペクトルのきれいさと、3台がほぼ同じ感度という点で優れる。 GEOは先進的Detection技術でShot雑音を低減。 当然Strainではｋｍクラスが圧倒的に有利。 世界はすでにAdvancedな重力波望遠鏡開発（感度10倍）を開始。 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19 12

13 Expected Noise Spectrum at 20K
This curve is already realized 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

14 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

15 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

16 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19

17 まとめ CLIOは常温のデザイン感度を達成し、冷却中 ミラー冷却による感度向上、デジタル制御化が進行中
最近、Physical Review Letter誌にacceptされた 宇宙線研究所共同利用発表会 2009/12/19