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神岡重力波検出器（KAGRA ）は、一般相対性理論によって予測される重力波を検出するために設計された大規模な物理実験です。日本の岐阜県飛騨市神岡地区近くの神岡天文台の地下に設置されています。KAGRAはアーム長3kmのマイケルソン干渉計で、最終的には最大約150Mpcの距離にある連星中性子星合体からの重力波の兆候を観測できるように設計されています。[ 1 ]
KAGRAは、東京大学宇宙線研究所（ICRR）、高エネルギー加速器研究機構（KEK）、国立天文台（NAOJ）が、他の多くの科学機関の協力者とともに運営しています。[ 2 ] LIGOやVirgoとともに、より大規模なLVKコラボレーションの一部です。
KAGRAは1990年代後半に初めて構想され、2010年に正式に承認されました。建設は2019年に完了し、2020年に観測を開始しました。[ 1 ]これはアジア初の重力波観測所であり、世界で初めて地下に建設され、検出器に極低温ミラーを使用する最初の観測所です。極低温ミラーは熱雑音を低減し、地下にあることで、LIGOやVirgoの低周波数帯の雑音の主要因である地表の地震波による雑音が大幅に低減されます。最終的にはLIGOやVirgoと同等の運用感度に達すると予想されています。[ 3 ] [ 4 ]
KAGRAは2019年と2020年にLIGOとVirgoのO3観測ランに参加し、2023年にはO4aに1か月間参加した後、コミッショニングに戻った。この実験装置は2024年の能登地震で損傷を受けたが、2025年のO4cに参加できるほどに復旧した。[ 5 ]
KAGRAは当初、大規模極低温重力波望遠鏡（LCGT）として知られていました。LCGTプロジェクトは2010年6月22日に承認されました。2012年1月、KAGRAという新しい名前が付けられました。「KA」は神岡鉱山にあることから、「GRA」は重力と重力放射から来ています。[ 6 ] KAGRAという言葉は、日本の神社で神々に捧げられる儀式舞踊である神楽（かぐら）と同音異義語の語呂合わせでもあります。このプロジェクトは、資金調達と建設に大きな役割を果たしたノーベル賞受賞者の梶田貴明氏が率いています。 [ 7 ]このプロジェクトの費用は約2億米ドルと見積もられました。[ 8 ]
KAGRAに必要な技術を開発するために、2つのプロトタイプ検出器が構築された。1つ目は、東京都三鷹市に設置されたTAMA 300で、 1998年から2008年まで稼働し、KAGRAの実現可能性を実証した。2つ目は、 KAGRAサイト近郊の地下に設置されたCLIOで、2006年から稼働を開始し、KAGRA向けの極低温技術の開発に用いられた。
検出器は、水平面内で90°の角度で交わる長さ3kmの一対のアームトンネル内に設置されており、 地下200m以上の深さに位置しています。トンネルは湧水を排水するために1/300の傾斜で掘削されました。[ 9 ]トンネルの掘削段階は2012年5月に開始され、2014年3月31日に完了しました。[ 1 ]
KAGRAの建設は2019年10月4日に完了した。[ 10 ] KAGRAは2020年2月25日にLIGOとVirgoのO3期間中に最初の観測を正式に開始し、約600 kpcの最大感度範囲に達した後、検出器の調整を行うために1か月間運用を一時停止した。2020年4月にさらに2週間運用を再開し、その間に約1 Mpcの最大感度に達した。[ 1 ] KAGRAはその後2023年のO4aに参加したが、 2024年の能登地震の結果、光学系やその他のハードウェアに大きな損傷を受けた。[ 11 ] 2025年のO4cの一部に復帰できるほど回復し、約7 Mpcの最大感度に達した。[ 5 ]
初期調整作業の後、最初の観測ランは 2020 年 2 月 25 日に開始されました。[ 12 ] [ 13 ] COVID-19の影響で、観測ランは 2020 年 4 月 21 日に終了しました。 [ 14 ]このラン中の感度は 660 kpc (連星中性子星の合体範囲) に過ぎませんでした。[ 15 ]これは、同じラン中のLIGOの感度の 1% 未満であり、KAGRA のランで期待される感度の約 10% です。 [ 16 ]感度は O4 観測ランで計画された 25-130 Mpc のレベルには達していませんが、[ 3 ] KAGRA は 1 Mpc の感度で 2023 年 5 月 25 日に O4b に参加しました。[ 17 ]
2024年1月1日に発生した能登地震は、震源がKAGRAから約120kmの地点にあり、KAGRAの鏡吊り下げシステム20基のうち9基が損傷した。[ 18 ]
LIGO、Virgo、KAGRAの第4次観測ラン（O4）は2025年6月11日に再開され、2025年11月18日まで継続される予定です。[ 19 ] KAGRAの現在の感度は約6～7 Mpcです。検出器の状態はhttps://online.ligo.org/で監視できます。