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DECIGOによる円偏光モードの観測
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
• 背景重力波
Introduction
– 重力相互作用：とても弱い、重力波：高い透過性
• 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
平面波展開
R,L
Right-handed
Left-handed
 s 2 s 2
L
I  R
パラメーター I,Vの意味
V   
   sR 2  sL 2

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)
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
ha ( f )hb ( f )*   I ( f )I ( f )   V ( f )V ( f )
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
オーバーラップ関数の基本的性質
• 2台が同一平面上: 高い対称性
左
面に対して対称な入射方向
a
b
右
同符号 異符号
右
右
全方向積分
V 信号がキャンセル
等方成分に感度なし
• LISA,BBOの軌道：同一平面
LISA
BBO
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
軌道面をずらしてz成分を
持たせる(~1/1000rad)
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
距離
50
75
D[104 km]
100
まとめ
• 重力波：透過性が強い
– 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