よくある質問

重力波って何?

重力波は時空(じくう)のゆがみが、波のように伝わっていく現象で、アイシュタインの一般相対性理論から予言された物理現象です。誰も重力波を時空のゆがみの現象として検出した人はまだいません。私たちの日常生活では、「時間」と、今はやりの3Dテレビでいうところの3Dに相当する「空間」のあいだに特別な関係があることを意識することは全くありません。しかし、私たちが、もし、その「空間」を光の速度に近い速度で移動すると、その「移動」という行為によって、「時間」の進み方が変化するということが体験できるようになります。残念ながら、現代においても、人を光速近くまで早く動かす技術はまだ開発されていませんが、原子なら光速近くに加速することが可能で、実際に、光速に近い速度で走る粒子の時間が変化し、空間が伸びる感じで、「時間が伸びている」ことが証明されています。つまり、「時間」と「空間」にはある関係が存在し、ここではそれを「時空の構造」と呼ぶことにすると、もし、重力波が到来すると、その「時空の構造」がちょっとだけ変化します。つまり、重力波は「時空の構造の変化が波となってつたわる」現象といえるのです。

重力波の検出方法は?

マイケルソン干渉計を利用します。マイケルソン干渉計は、一つの光源から出た光(現代ではレーザー光線)を直角二方向光に分けて、分けた光が、遠方に配置された鏡で反射されて、また分離地点に戻ってくる構造を持たせた装置で、二方向から帰ってきた光の到達時間の差を、光の波としての性質である「干渉」という性質を利用して判定する装置です。光は時空のゆがみに沿って「まっすぐ」走る性質があるので、ゆがんだ空間を走った光は、そうでない光に比べて、早く届いたり、遅く届いたりします。マイケルソン干渉計では、二つの方向に分かれた光が、それぞれ重力波の影響でゆがんだ空間を走るうちに発生した二つの道筋の間での光の到達時間の差を検出します。

重力波を検出する意義は?

光の仲間である電磁波とは異なる方法で宇宙を観測することができるようになります。特に、重力波は、すべてを貫通し、一度発生すると減衰することはないと予測されているため、光のような電磁波を用いた方法では不可能な、宇宙誕生の瞬間に近い時までさかのぼって、宇宙を観測することができるようになります。

重力波は本当にあるの?

あることが証明されており、その功績で、ハルス先生と、テーラー先生はノーベル賞を受賞されました。二つの中性子星というとてつもなく重い星同士が連星をなして、ダンスをするようにお互いの周りをまわっていると、そこから強い重力波が発生し、その重力波が、その回転する勢いを奪うことで、だんだんその公転の周期が早まっていくという説明が、実際のに観測した中性子星連星(PSR1913+16)の公転周期の減少具合と見事に一致したのです。

重力波の発生源は?

連星中性子星の公転運動や、最後の合体現象、超新星爆発、はては、ビッグバンなどです。すべて、とてつもないエネルギーを放出する天体・宇宙創成の過程で、やっと人類が検出可能な程度の強さを持つ重力波がでると考えられています。

重力波観測装置はなぜ大きいの?

重力波による時空のゆがみの振幅は、今、監視している二つの「自由落下している物体の間の長さ」に比例して、その絶対値が大きくなるからです。

重力波観測装置の値段は?

150億円程度かかります。ちなみに、新幹線(駅含む)は1kmあたりおおよそ45億円、新路線であるつくばエクスプレス(駅含む)は首都圏かつ、地下鉄部があるためか?、1kmあたり160億円、高速道路は、第二東名の場合、1kmあたり200億円くらい、地下鉄は300億円らしいです。新幹線は安いんだな~~と思いました。

日本では、どこで研究しているの?

重力波の検出は、非常に挑戦的であるため、最初は、東京大学・京都大学・国立天文台・高エネルギー加速器研究機構といった研究機関が主に研究を行ってきましたが、KAGRA計画が採択されたように、その理論的・技術的基盤の双方が十分検証されたと認識された今となっては、そのKAGRA計画の推進のため、全国の大学・研究機関でも研究ができるようになっていくことを期待しています。

世界にある重力波観測施設は?

腕の長さが3km以上のものは、アメリカに2台、ヨーロッパに1台あり、KAGRAが4台目になる予定です。各観測装置が単独で重力波に対する十分な感度を持つことはもちろん大事ですが、これら4台で重力波観測ネットワークを構築することも非常に大切です。