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2011年1月25日 (火)

大型望遠鏡計画:「重力波」検出へ 一番乗り目指し日本で始動

大型望遠鏡計画:「重力波」検出へ
一番乗り目指し日本で始動

毎日新聞 2011年1月25日 東京朝刊

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 大型望遠鏡計画:「重力波」検出へ
一番乗り目指し日本で始動

 地下深く設置した検出器で、遠い宇宙から
やってくるかすかな時空のゆがみに耳を
澄ます--。
 アインシュタインが約1世紀前に予言した
「重力波」の検出を目指す
大型望遠鏡計画が、日本で始動する。

 重力波検出は物理学界の最重要課題の
一つ。計画は、「一番乗り」をめぐる
国際競争にも拍車をかけそうだ。
【青野由利】


 ■至難の直接観測
 重力波は、アインシュタインが
1915~16年に提案した
「一般相対性理論」から導かれる不思議な
現象だ。重さを持った物体が存在すると、
周りの時空がゆがむ。
 物体の動きに伴い、時空のゆがみは
波として光速で伝わっていくという。

 私たちが手を振り回しても重力波は
出るが、あまりに弱いため検出は不可能だ。
 二つの重い中性子星が合体して
ブラックホールができたり、超新星爆発が
起きれば、強い重力波が出る。

 それでも非常に微弱で、私たちの銀河系
で超新星爆発が起きても、太陽と地球との
距離(約1億5000万キロ)が
水素原子1個分変化する程度。
 直接観測は至難の業だ。

 間接的な観測は70年代に米国の
物理学者が成功した。
 テイラーとハルスは、二つの中性子星が
互いの周りを回る「連星中性子星」の
周期変動から重力波の存在を示し、93年
のノーベル物理学賞を共同受賞した。

 直接観測は、「重力波が来ると時空の
ゆがみによって二つの物体の間の距離が
変化する」という現象を利用する。

 60年代にはアルミの棒を使った計測が
提案された。
 その後、直角に交わる真空の筒の中に
レーザー光を通してゆがみを検出する
「重力波干渉計」を米国の研究者が提案し、
現在まで世界の主流となっている。

 ■鉱山の地下200メートル
 日本では90年代に国立天文台が、
アーム長300メートルの
「TAMA300」を建設。
 東京大宇宙線研究所は神岡鉱山
(岐阜県飛騨市)の地下に同100メートル
の「CLIO」を設置した。

 それらの性能をはるかに上回る次の装置
として、宇宙線研や国立天文台、
高エネルギー加速器研究機構などが計画して
いるのが、同鉱山の地下200メートルに
建設する大型低温重力波望遠鏡
「LCGT」だ。

 LCGTは、アームの長さが3キロ。
 先端には人工サファイア製の鏡を
つり下げる。2本のアームが交差する場所で
レーザー光が振り分けられ、鏡に反射して
往復する。重力波が来れば二つの光路の
往復時間が変化するため、光の干渉現象
として検出できる=図。

 感度が成否を分けるため少しのノイズも
許されない。
 地表から伝わる振動は、静かな地下の
固い岩盤上に建設することで克服する。
 鏡が帯びる熱は、鏡を氷点下253度まで
冷やして解消。
 レーザー光を構成する光子(こうし)の
揺らぎも、出力を高めて極力防ぐ。
 「ノイズを抑えるためあらゆる工夫を
した」と宇宙線研の大橋正健准教授
(重力波宇宙物理学)は話す。

 ■国際競争に拍車
 目指すのは、7億光年かなたの
「ヘラクレス座銀河団」まで見渡せる
性能だ。この範囲でブラックホール誕生や
超新星爆発が起きれば、LCGTで
直接観測できるよう設計された。

 「1987年、超新星爆発による
ニュートリノをカミオカンデがとらえた時に
この装置があったら、重力波も検出された
はず」と宇宙線研の梶田隆章所長は言う。

 重力波望遠鏡の開発には欧米も力を
入れる。米国にはアーム長4キロの装置が
二つ、欧州は同3キロの施設をイタリアに
持つ。いずれも現時点の観測範囲は
7000万光年。
 LCGTの性能はそれらを1ケタ上回る
が、どちらも数年後にはLCGT並みに
改造される。
 前人未到の直接観測成功に向け、競争が
激化する。

 LCGTは今年着工し、16年の本格的な
観測開始を目指す。
 建設費は155億円で、計画通りの性能が
出せれば、年に数回は重力波を検出できる
と見込む。
 重力波をとらえられれば、
ブラックホール誕生の瞬間など未知の現象が
わかり、一般相対性理論をより精密に検証
できるという。
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重力波の直接観測で、
一般相対性理論をより精密に検証できた
からと言って、現在の生活になんの変化も
ありません。多分。

でも、私には大いに興味があるのです。
生来のものですね。
わくわくするのです。
素晴らしいことだと思います。

純粋な理論を実際に検証する。
わくわくします。
世界で最初でないと駄目なのです。
お金がかかります。
でも、確かめて見たい。
そう思います。
科学者の思いに近いかな?
純粋な興味、好奇心です。

でも、この心が進歩を生むのです。
思わぬ変化をもたらすかも知れません。

>「1987年、超新星爆発による
>ニュートリノをカミオカンデがとらえた
>時にこの装置があったら、重力波も検出
>されたはず」と宇宙線研の梶田隆章所長
>は言う。
惜しいチャンスを逃しましたね。

カミオカンデ、今はスーパーカミオカンデ
ですね。
何をしているのか?
興味のある方は是非リンクを見てください。
やさしい研究紹介があります。
動画です。

以前紹介した、戸塚洋二さん。
本当に残念です。
今生きていればと思います。

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