総合研究大学院大学天文科学専攻

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都丸 隆行(とまる たかゆき、TOMARU Takayuki)

職種

  • 教授

研究内容の紹介

  •  重力波は、宇宙を探査する全く新しいツールです。現在の天文学は電磁波観測を中心に成り立っていますが、重力波を用いる事で光や電波では見る事の出来ない天体や初期宇宙を調べる事が出来ます。例えば、ブラックホールを光や電波で直接観測する事は極めて難しいですが、ブラックホール連星が合体する際には大きな重力波が放射されるので、その波形解析からブラックホールの重さ、スピンなどといったパラメータを求める事が出来ます。実際、2015年に米国advanced LIGOにより初めて観測されたブラックホール連星合体重力波イベントでは、ブラックホールの質量が約30太陽質量であったことなど詳細なパラメータが報告されています。この他、天体までの新しい距離測定、ハッブル定数の決定などといった天文学的なテーマ、一般相対論の検証や中性子の状態方程式、インフレーション宇宙論の検証などといった物理学的なテーマも非常に多く、これから益々発展が期待出来る分野です。
     私は、最先端の実験技術開発に基づいてこのような新たらしい天文学・物理学を開拓していくことを主テーマとして研究を行っています。特に、現在KAGRAで搭載されている極低温鏡システムは、私が学生の頃から20年以上かけてようやく実現させた最先端の装置であり、次世代重力波望遠鏡での本命技術の1つと言われています。また、近年取り組んでいる重力波信号のキャリブレーションでは、既存のレーザー輻射圧を用いる方法に加え、重力場変調を用いる方法を提案し、重力波天文学の高精度化を目指しています。

略歴

  • 東京大学理学系研究科物理学専攻博士課程修了。
    日本学術振興会特別研究員、高エネルギー加速器研究機構研究員を経て、高エネルギー加速器研究機構助教、研究機関講師、准教授。
    2019年度より、国立天文台教授、総合研究大学院大学教授、重力波プロジェクト長。
    この他、東京大学宇宙線研究所客員教授、高エネルギー加速器研究機構客員教授、東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構客員上級科学研究員。
    大型低温重力波望遠鏡KAGRAのExecutive Officeメンバー。

専門分野

  • 重力波天文学、実験物理学

研究のキーワード

  • 実験物理学(重力波、精密計測、相対論、重力、宇宙論)

現在の研究課題

     現在は、大型低温重力波望遠鏡KAGRAを用いて重力波天文学を創始することに研究の重点を置いています。KAGRAは主要なハードウェアインストールが完了し、干渉計の調整運転を始めたところであり、2019年度終盤から観測を始める予定です。KAGRAの中では、特に、極低温鏡システムという世界で唯一無二のシステム開発責任者を努めています。この極低温システムは、将来の第三世代重力波望遠鏡における有力技術として世界的な注目を集めており、ヨーロッパを始めとする世界各国とも共同研究を行っています。この他、KAGRAのアップグレードに向けて、コアオプティクス(主鏡など)の研究開発や信号キャリブレーションなどにも取り組んでいます。

所属学会

  • 日本物理学会、日本天文学会

主要業績 (論文、著書)

  • 2015 Breakthrough Award, Neutrino (Shared)
  • “Large-scale Cryogenic Gravitational wave Telescope KAGRA”, Gravitation, 100 years after GR (proceedings of Recontres de Moriond), (2015) p255-262
  • “KAGRA-Large-scale Cryogenic Gravitational wave Telescope-“ , Takayuki Tomaru on the behalf of KAGRA, Proceedings of XIIth International Conference on Gravitation, Astrophysics and Cosmology (2015) p153-159
  • "Measurement of the Cosmic Microwave Background Polarization Lensing Power Spectrum with the POLARBEAR Experiment", The POLARBEAR Collaboration, Phys. Rev. Lett. 113, 021301 (2014)
  • “Evidence for Gravitational Lensing of the Cosmic Microwave Background Polarization from Cross-Correlation with the Cosmic Infrared Background”, POLARBEAR Collaboration, Phys. Rev. Lett. 112, 131302 (2014)
  • “A Measurement of the Cosmic Microwave Background B-Mode Polarization Power Spectrum at Sub-Degree Scales with POLARBEAR”, POLARBEAR Collaboration, ApJ, 794, 171 (2014)
  • “The POLARBEAR-2 Experiment”, Takayuki Tomaru et al., , Proc. SPIE 8452, Millimeter, Submillimeter, and Far-Infrared Detectors and Instrumentation for Astronomy VI, (2012), 84521H
  • ”Conduction Effect of Thermal Radiation in a Metal Shield Pipe in a Cryostat for a Cryogenic Interferometric Gravitational Wave Detector”, Takayuki Tomaru et al., J.J. A. P. 47 (2008) 1771-1774
  • “Thermal radiation through a metal pipe and its reduction”, Tomaru T., et al., Proceedings of International Cryogenics Engineering Conference 22, (2008) 513-518
  • “Reduction of heat load of LCGT cryostat”, Takayuki TOMARU, et al., Proceedings of 7th Edoardo Amaldi Conference on Gravitational Waves (2008)
  • 「ニッケル-リン光吸収体の真空特性と光学特性評価」, 都丸隆行 他, 真空 48, (2005) 301-303
  • 2004 低温工学協会論文賞
  • ”Vibration Analysis of Cryocoolers”, Takayuki Tomaru et al., Cryogenics 44 (2004) 309-317
  • ”Heat Transfer of Several Materials at Cryogenic Temperature”, Takayuki Tomaru et al., Proceedings of 3rd International Symposium of Heat Transfer Engineering and Energy Conservation (2004) 751-756
  • “Development of a cryocooler vibration-reduction system for a cryogenic interferometric gravitational wave detector”, Takayuki Tomaru et al., Class. Quantum Grav. 21 (2004) S1005-S1008
  • 「小型冷凍機の振動解析」, 都丸隆行 他 (1 番目/他 7 名), 低温工学 38 (2003) 693-702
  • ”Maximum heat transfer along a sapphire suspension fiber for a cryogenic interferometric gravitational wave detector”, Takayuki Tomaru et al., Phys. Lett. A 301 (2002) 215-219
  • “Evaluation of the Performance of Polished Mirror Surfaces for the TAMA Gravitational Wave Detector by Use of a Wave-Front Tracing Simulation”, Takayuki Tomaru et al., Appl. Opt. 41 (2002) 5913-5920
  • ”Thermal lensing in cryogenic sapphire substrates”, Takayuki Tomaru et al., Class. Quantum Grav. 19 (2002) 2045-2049
  • ”Cryogenic measurement of the optical absorption coefficient in sapphire crystals at 1.064μm for the large-scale cryogenic gravitational wave telescope”, Takayuki Tomaru et al., Phys. Lett. A 283 (2001) 80-84

最近の研究業績

a) 編著書
b) 論文等
  • Molecular adsorbed layer formation on cooled mirrors and its impacts on cryogenic gravitational wave telescopes, Kunihiko Hasegawa et al., Physical Review D 99 (2018), 022003.
  • “Large-scale Cryogenic Gravitational wave Telescope KAGRA”, Gravitation, 100 years after GR (proceedings of Recontres de Moriond), (2015) p255-262
  • “KAGRA-Large-scale Cryogenic Gravitational wave Telescope-“ , Takayuki Tomaru on the behalf of KAGRA, Proceedings of XIIth International Conference on Gravitation, Astrophysics and Cosmology (2015) p153-159
  • "Measurement of the Cosmic Microwave Background Polarization Lensing Power Spectrum with the POLARBEAR Experiment", The POLARBEAR Collaboration, Phys. Rev. Lett. 113, 021301 (2014)
  • “Evidence for Gravitational Lensing of the Cosmic Microwave Background Polarization from Cross-Correlation with the Cosmic Infrared Background”, POLARBEAR Collaboration, Phys. Rev. Lett. 112, 131302 (2014)
  • “A Measurement of the Cosmic Microwave Background B-Mode Polarization Power Spectrum at Sub-Degree Scales with POLARBEAR”, POLARBEAR Collaboration, ApJ, 794, 171 (2014)
c) 新聞記事(インタビュー)
d) 雑誌(インタビュー含む、対談、その他)
  • 「リンゴと宇宙」, 都丸隆行, 教育展望, 2019
  • 「KAGRAにおける極低温鏡懸架システム」, 都丸隆行, 機会学会誌, 2017
  • 「一般相対性理論誕生100周年 重力波望遠鏡KAGRAの真空と低温」, 都丸隆行, 真空ジャーナル (2015) p11-17
  • 「超高純度金属細線による伝導冷却 I –高純度アルミニウム-」, 都丸隆行 他, 低温工学46, (2011) 415-420
  • 「金属パイプ内を伝搬する輻射の考え方」, 都丸隆行, 低温工学44, (2009) 77-80
  • 「小型冷凍機の振動対策」, 都丸隆行, 固体物理 (2005) 40, 17-21

台外活動(大学教育、社会活動、アウトリーチ等)

  • 2016- LiteBIRD Project, International Science Reviewer, ISAS/JAXA
  • 2014- Joint-Research Committee Member in Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo
  • 2017  Personnel Committee Member in Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo
  • 2015 Optics & Photonics International Congress/ Conference on Laser Energetics, Local Organization Committee Member
  • 2014-2015 Joint-Research Selection Committee Member in Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo
  • 2014  Personnel Committee Member in Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo
  • 2012 AXION Cosmophysics, Local Organization Committee Member
  • 2016 Special Public Lecture in KEK Open House, “Discovery! Watch the Universe by Gravitational wave”
  • 2015 Public Lecture, “Experimental Verification of General Relativity and Gravitational wave”
  • 2015 Public Lecture in KEK Open House, “The Universe Predicted by Einstein –Toward New Gravitational wave Astronomy”

代表者を務めた研究・プロジェクト

  • 科研費・基盤A(2017-2021)「高精度重力波振幅・位相キャリブレータの開発」
  • 総研大・学融合共同研究(2015-2016)「大型科学施設の連携で拓く表面の科学」
  • 共同研究(2009-2016)「低温における高純度アルミニウムの物性データ収集と新規利用分野の開拓」(住友化学基礎化学品研究所)
  • 共同研究 (2016) 「「高純度銅のRRRに及ぼす冷間加工の影響」(三菱マテリアル)
  • 科研費・基盤B (2014-2016) 「重力波望遠鏡KAGRAの観測デッドタイムの解消」
  • 科研費・挑戦的萌芽(2013-14)「CMB偏光望遠鏡のための偏光感度変調超伝導TESボロメータシステムの開発 」
  • 科研費・若手A(2008-2010)「レーザーアクシオン探査PVLASの検証」
  • 共同研究(2009-2010) 「極低温における銅の残留抵抗」 (三菱マテリアル)
  • 科研費・萌芽研究(2007-2008)「Gravity Induced Fieldの研究」
  • 科研費・若手B(2005-2006),「精密研磨における研磨粒子形状の影響に関する研究」

関連ホームページ

連絡先

  • takayuki.tomaru[at]nao.ac.jp
    ([at]を@に変更してください)

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