T A M A 3 0 0 の現状(1 0 )新井 宏二 (国立天文台)
およびT A M A グループ (国立天文台・東大理・東大宇宙線研・東大新領域・電通大・高エ研・宮城教育大・阪大理・京大基研・他T A M A C o lla b o ra tio n )In tro d u ctio n● TAMA300〜基線長300m干渉計型重力波検出器
歪み感度h=5x10-21 /√Hz

● DT6〜50日間(2001/8/1〜9/20)の連続観測
1038時間のデータを取得・データ品質の評価● パワー・リサイクリング実験(2001/10〜)
目的：パワー・リサイクリングにより感度を向上 ⇒ 観測
現状：Recyclingした干渉計の動作に成功

干渉計型重力波検出器T A M A 3 0 0● 基線長300mのFabry-Perot-Michelson干渉計
国立天文台三鷹キャンパス● プロジェクトの目的近傍銀河でのイベントを検出可能な実証型検出器の開発
将来のkm 級干渉計のための技術開発
Designed sensitivity ~ hRMS = 3 x 10-21 @300Hz (BW300Hz)

TAMA300 site
Bird’s view

SuspendedMirrors

300m length
vacuum tube

第6 次観測(D a ta T a kin g 6 )DT6〜50日間(2001/8/1〜9/20)の連続観測
銀河系内でのイベントを検出できる感度
連続運転に耐える干渉計 〜高いduty比・ロックの自動化
総ロック時間(調整中を含む)
総観測データ量(調整中を含まない)

1107時間 (92.3%)
1038時間 (86.5%)

干渉計診断オンラインモニター〜干渉計をベストの状態に常時保つ体制

LISM神岡20m干渉計との同時観測〜同時ロック時間

709時間 (59.1%)

D T 6 〜 干渉計動作● 干渉計の動作状況

総観測データ量(調整中を含まない)

1038時間 (86.5%)

D T 6 〜 干渉計の感度● 歪み感度: 5x10-21 /√Hz
変位感度: 1.5x10-18 m/√Hz

連星系合体に対し期待されるS N 比● 銀河中心付近(10kpc)でのイベントに対して期待される信号雑音比 ~ matched filtering解析

2001/8/3
DT6Macho BH binary:
0.5M~17NS binary:
1.4M~33
BH binary
10M~34

Detector diagnosisl Histogram of the noise level
1min. average(f=935Hz, df=1Hz)- χ2 distribution
All DT6 data
Typ.: 9.5x10-21 /Hz1/2
Within +3dB: 78.9% ... (A)Counts–211/Hz )8910–20[1x10 ]

(Typ. noise level : 9.5x101/2

1

Typ. +3dB(F.A. <10ppm)

01001012345671/2
Noise level [1/Hz ]4DT6 total
102

c2=110(A) AND (B) = 74.3%

DT6 total

21010Countsl Histogram of Gaussianity
Higher order statistics
evaluated in every 1min.
Excess: c2
c2=0 Gaussianc2<1:86.0% ... (B)

310(F.A. <10ppm)

00

5

10
Excess1520

パワー・リサイクリング実験● TAMA300のリサイクリング (2001/10~)
リサイクリングミラーにより共振器を形成し、レーザーパワーを蓄積する⇒ 散射雑音の低減

Recycling
MirrorLaser

動作の安定度● 最長連続動作時間：2時間3分
Recycling gain (G)5432hours 03min2
100102030

405060 70 80Time [min]90 100 110 120 130● 実効光量増加率 (G:リサイクリング・ゲイン)
G=4.2±0.1

干渉計の感度● 変位雑音レベル
Displacement Noise level [m/Hz1/2]

10-8

2002/1/23
10-10

2002/2/1

10-12

2002/2/13

10-14
10-16
10-18
10-20
100

2001/6/2(without power recycling)
101

102

103

104

105

Frequency [Hz]4.5x10-18 m/Hz1/2 〜 リサイクリングなしの状態より3倍悪いレベル
現在、出力の低い(1 W )レーザーを使用している
メンテナンスが終了した高出力レーザの再導入を予定

まとめ● DT6 〜 50日間(2001/8/1〜9/20)の連続観測
歪み感度 h=5x10-21 /√Hz 〜 銀河系内イベントを検出可能
1038時間のデータを取得
データ品質: 74 %のデータは感度も良く定常的
4444● リサイクリング実験◆ リサイクリング動作に成功： 光量増大率約4◆ 現在の最長連続動作：
2時間3分◆ 雑音レベル：
リサイクリングなしの状態より3倍悪い◆ 高出力レーザの導入準備中● 次期観測〜7月・米LIGOとの同時観測の予定

これまでのT A M A 3 0 0 検出器開発
1995
1996

Recombine I
98/5 - 99/1

1997

Mode Cleaner
97/4 - 97/12

300m
FP cavity

10W Laser

Mode Cleaner+ 10W Laser
98/1 - 99/1

300m
FP cavity

Recycling I
01/10 - Present

1999/8
Data Taking 1 11h
1999/9
Data Taking 2 31h
2000/4
Data Taking 3 13h
2000/8,9 Data Taking 4 167h
2001/3
Data Taking 5 111h
2001/8,9 Data Taking 6 1038h

2001/10 Recycling experimentstarted
One Arm
97/8 - 98/4 2001/12 Recycling locked

10m
Mode Cleaner

Recombine II
Recombine III

Project started
Facility construction
completed
Vacuum systemcompleted99/2 - 00/600/9 - 01/9

リサイクリング実験の目的● リサイクリング以前の変位雑音レベル
リサイクリングにより感度を改善し、観測を行う
1-5kHz付近の雑音⇒ リサイクリングで光量を増加すると低減できる可能性
Displacement noise [m/Hz1/2]

10-14
10-15
10-16
Displacement noise ('01/6/2)
Detection Noise Level (meas.)

10-17

Detection Noise Level (calc.)
7.16x10-19 m/Hz1/2 @ DC

10-18

Shot Noise Level

10-19 210

3.45x10-19 m/Hz1/2 @ DC

104103Frequency [Hz]105