重力波で見えてきた新しい宇宙の姿

ITER/BA成果報告会2019核融合エネルギーフォーラム

H He Li

6

質量数

エネ

ルギ

ー

核子の束縛エネルギー

鉄

7

これらの元素をどうやって合成するか?

重い原子核

電気的な反発が強い

ҧ𝜈𝑒

ⅇ−

ⅇ−

ҧ𝜈𝑒

β 崩壊

12中性子の数

陽子の数

13中性子の数

陽子の数

14中性子の数

陽子の数

15中性子の数

陽子の数

16中性子の数

陽子の数

ゆっくり: s-プロセス

r-プロセス• 高速な中性子捕獲• どこで起こるのか?

s-プロセス• ゆっくり中性子を捕獲• 古い星で起こる

質量数

存在量

18

金

By Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0, CC BY-SA 3.0,

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10465065

By Szaaman - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gold_bullion_1.jpg, Public Domain,

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=35565318

プラチナ

ウラン

20中性子の数

陽子の数

速い: r-プロセス

22

Fe

SiONeCHe

H

23

SiONeCHe

H

電子捕獲陽子 → 中性子

24

中性子コア

衝撃波

26

中性子星

William Crochot -

http://science.nasa.gov/media/medialibrary/1999/02/25/ast05mar99_1a_resources/N_sctn2.jpg,

Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36335367

(C) KAGAYA

28

(C)NASA

重力波

30

31

32

NASA/Goddard Space Flight Center/CI Lab

35

GW170817

PRL 119, 161101(2017)

ApJL 848:L12 (59pp), 2017

ApJL 848:L12 (59pp), 2017

NGC 4993

2017/8/18-19 2017/8/24-25

(C) NAOJ

39中性子の数

陽子の数

キロノバ

電磁波

Joel de Jesus Mendoza Temis arXiv:1409.6135

中性子数

原子

番号

(C) M. Tanaka

43© T. Dietrich, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno(Max Planck Institute for Gravitational Physics), BAM collaboration

44

arXiv:1710.05446 [astro-ph.HE]

1.7秒差 𝑐𝐺𝑊 − 1 < 10−15

48

O1: 2015 Sept. 12 – 2016 Jan. 19

O2: 2016 Nov. 30 – 2017 Aug. 25(Virgo joined on 2017 Aug. 1)

O3: 2019 Apr. 1 - on going (until 2020 Apr. 30 )

49

O1: 2015 Sept. 12 – 2016 Jan. 19

O2: 2016 Nov. 30 – 2017 Aug. 25(Virgo joined on 2017 Aug. 1)

O3: 2019 Apr. 1 - on going (until 2020 Apr. 30 )

ブラックホール連星合体: 10件

中性子星連星合体: 1件

50

O1: 2015 Sept. 12 – 2016 Jan. 19

O2: 2016 Nov. 30 – 2017 Aug. 25(Virgo joined on 2017 Aug. 1)

O3: 2019 Apr. 1 - on going (until 2020 Apr. 30 )

ブラックホール連星合体: 10件

中性子星連星合体: 1件

ブラックホール連星合体: 23件中性子星連星合体: 3+件ブラックホール-中性子星連星: 3+件マスギャップ: 2件

51

O1: 2015 Sept. 12 – 2016 Jan. 19

O2: 2016 Nov. 30 – 2017 Aug. 25(Virgo joined on 2017 Aug. 1)

O3: 2019 Apr. 1 - on going (until 2020 Apr. 30 )

ブラックホール連星合体: 10件

中性子星連星合体: 1件

ブラックホール連星合体: 23件中性子星連星合体: 3+件ブラックホール-中性子星連星: 3+件マスギャップ: 2件

Open Public Alert概要のみ公開

53(C) NASA/SOHO

54(C)NASA

55By Philip D. Hall - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=51201468

56By NASA, The Hubble Heritage Team, STScI, AURA

57

ブラックホールのスピン

重力波波形

doi:10.1038/nature23453

どうやって重力波を検出するか?

重力波振幅

𝐿

Δ𝐿

Laser

ビームスプリッター

Photo Detector

マイケルソン干渉計

レーザー

光検出器

68

LIGO/T. Pyle

どこまで見えるのか?

>

多段防振システム

1

10000000000

Fused SilicaSapphire

: 50ppm

: 10Å

Beamsplitter(370mm dia) during coating characterization iKAGRA TM (250mm dia) during figure measurement

77

Laser

PD

100W 3km

Laser

PD

100W

Fabry-Perot Michelson

Laser

PD

100W

Power Recycling

Laser

PD

100W

Resonant Sideband Extraction(RSE)

KAGRA干渉計 模式図

86

PRMPR2

PR3

SR3

SR2

SRM

ITMY

ETMY

ITMX ETMX

BS

Mode Cleaner

IMMTIFI

BRT

BRT

Type-B

Type-Bp

Type-C

Others

Type-A (cryogenic)

OMC

OMMTOFI

OST Output

Optics

Output Optics

PSL

3km

3km

Resonant Sideband Extraction (RSE)

87

地面振動

振り子熱雑音

The KAGRA Project

88

• 約300人の共同研究者• 国内30以上，海外40以上の研究機関

91

93

Pre-Isolator

Standard Filter

Bottom Filter

Intermediate Mass

Mirror

Recoil Mass

94

95

Type-A + Cryogenic Suspension

96

14m

Cryo-Payload

Type-A(room temp.)

Type-A Suspension Installation

97

99©Ray. Hori

101

LIGO/Axel Mellinger

104

LIGO + Virgo (54 deg2)

LIGO + Virgo + KAGRA(3.4 deg2)

106

Now