重力波とは?初めて観測?何?検出?発見?アインシュタインの「最後の宿題」を達成?ノーベル賞へ!誰?




皆さんは「重力波」と言う言葉を知っていますか?

今回、ノーベル物理学賞に輝いた研究者が研究していたものが「重力波」であったことで今話題となっています。

ノーベル物理学賞に輝いた方が宇宙から届く「重力波」を初めて捉えた米マサチューセッツ工科大学のレイナー・ワイス名誉教授、米カリフォルニア工科大のバリー・バリッシュ名誉教授、キップ・ソーン名誉教授の3名です。

ノーベル物理学賞は毎年のことですが、今回日本でより注目されたのが「重力波」の研究には日本人の科学者や研究者が大きくかかわっていたからです。

また、「重力波」はアインシュタインの「最後の宿題」とも言われており、その答えにたどり着いたということで、歴史にその名前が刻まれるのではないでしょうか。

ちなみに、その「最後の宿題」と言われているものを予言したのは今から約100年ほど前と言われています。

引用:http://www.sankei.com/images/news/160211/lif1602110032-p1.jpg

それを考えると、アインシュタインなどの昔の発明家たちの頭の中はどうなっていたのでしょうか。

しかし、「重力波」と言われても私はピンときませんでした。

大学時代に少しだけ反重力と言うものは調べたことはあるのですが…

そこで今回は「重力波」についてわかりやすく皆さんと共有できたらと思っています。



重力波とはいったい何?簡単にわかりやすく解説!

引用:https://blogs.c.yimg.jp/res/blog-b6-24/mqhdq538/folder/1538640/25/64082525/img_1?1455235708

重力波とは一体何なのか。

私も調べたのですが、いまいち理解することが難しかったです。

そこで、海外で動画によりわかりやすく「重力波」について紹介している動画がありましたのでここで紹介したいと思います。

非常にわかりやすい映像だったと思います。

重力波とは簡単にいったい何?ノーベル賞に輝くだけのもの?

引用:http://jbpress.ismedia.jp/mwimgs/6/3/600/img_631f59d0cfc8cd7334a33ee7a1508a64350305.jpg

重力波とは簡単に言うと、重い天体同士が合体するときに、その重力の影響が周囲の空間をゆがませる現象で、それが波紋状に遠くまで光の速さで伝わる現象のことを言います。

私も昔何かの本で読んだのですが、全てのことは波で理論が立証できる。

まさに、この現象も波紋!波ですよね。

ちなみに、この現象は1916年にアインシュタインが重力と時空に関する一般相対性理論で存在を予言しているそうです。

発明王と言われたアインシュタインが予言した現象です。

それを発見した方々は間違いなくノーベル賞にふさわしい人物たちですね。



重力波を検出、観測することの難しさとは?実証への課題!

調べてみると、アインシュタインの一般相対性理論については衛星利用測位システム(GPS)に応用されて数多くの実験や測定ができていることで正しさが証明されているそうです。

引用:http://www.huffingtonpost.jp/yuki-akimoto/what-is-gravity-wave_b_9216856.html

しかし、「重力波」に関してはこれまで確認ができず、立証することができなかったそうです。

なぜかと言うと、「重力波」の空間のゆがみと言うのは非常に微弱だそうです。

引用:http://www.huffingtonpost.jp/yuki-akimoto/what-is-gravity-wave_b_9216856.html

簡単にいうと、地球と太陽の距離に対して原子一個分の大きさのさらにわずかな変化を捉えないといけないということです。

砂漠の中から米粒を一粒見つけてくださいみたいなものですかね。

それだけでゴールの見えないマラソンをしているようです。



「重力波」の観測施設「ligo(ライゴ)」で歴史的発見!日本人の多くも論文に名前連ねる!

引用:http://www.huffingtonpost.jp/yuki-akimoto/what-is-gravity-wave_b_9216856.html

重力波を世界で初めて検出に成功した観測施設は米国の「ligo(ライゴ)」というチームです。

施設は一辺の長さが4キロのL字形の巨大な施設になっており、ワシントンとルイジアナに合計で2台あるそうです。

歴史的大発見をしたのは2015年9月14日で当時アメリカの大統領であったオバマ前大統領もツイッターで祝福しています。

検出したものは太陽の数十倍もある2つのブラックホールが合体した時に発生した重力波が13億年の月日をかけて地球に到着したものをキャッチしたそうです。

そのキャッチした波形を分析したところ、アインシュタインの理論と一致したと言うことです。

このことについて、オバマ前大統領はこのようにツイートしました。

「アインシュタインは正しかった! 重力波の検出おめでとう。宇宙を理解するための突破口だ」

まさに、その通りですね。これにより宇宙誕生の解明に少しでも近づけるかもしれません。

宇宙は未だに解明されておらず、どこかで途切れている説や永遠に続いている説、未だに広がっている説や縮小している説など様々な説があります。

私も宇宙については知人とよく議論していましたが、まず答えは出ませんでしたね。

最近では「無」について議論しました。

「無」とは何もないという意味ですが、もし本当に何もないのであれば「無」と言う表現は適切ではないのではないか。

と言ったくだらないことを議論していましたね。



「重力波」検出装置にかかった費用とは?ノーベル賞を獲得した3名は?

この歴史的大発見を可能にした検出装置など「ligo」にかかった総工費はおよそ1千億円だそうです。

また、この研究の論文には千人以上の研究者の名前が連なっており壮大な計画だったことがわかります。

今回、ノーベル物理学賞を獲得した3名の教授はこのように話しています。

「ノーベル賞は3人だけでなく、過去数十年にわたり不断の努力を続けた賢明で献身的な科学者や技術者たちのものだ」

発言もノーベル物理学賞にふさわしいですね。

しかし、これだけの巨大なプロジェクトに日本人の研究者や科学者が関わっていたと知って私は誇りに思います。



「重力波」は世界規模の研究!米国、欧州、アジアの日本も本格始動!日本の観測施設「kagra(かぐら)」に期待が高まる!

重力波とは基本的に見えないものですが、今回の観測施設を望遠鏡として使用することで、これまで観測できなかったブラックホールを直接とらえることができるということです。

選考委員会でもこの歴史的大発見にはこのようにコメントを出しています。

「これまで宇宙線やニュートリノなど、あらゆる種類の電磁波や粒子が宇宙探査に使われてきた。重力波は全く新しいもので、見えない世界を広げた」

これまで観測することができなかったものが観測できるようになったことで、新しい切り口から宇宙について調べることができるということですね。

走することで、宇宙の起源に関して何か発見できるかもしれません。

米国の「ligo」チームは現在までに4回の検出に成功しているということで、欧州にある観測施設「virgo(バーゴ)」でも検出に成功したと発表があったそうです。

そして、日本の岐阜県飛騨市の東京大宇宙線研究所に建設されている観測施設「kagra(かぐら)」でも再来年から本格的に観測を開始する予定とのことです。

引用:http://prt.iza.ne.jp/kiji/life/images/151106/lif15110612490004-p2.jpg

これにより、重力波の研究、解明がさらに早まると思います野枝、早く宇宙の謎を一つでも多く解いてほしいです。




「重力波」研究に携わった日本人研究者や科学者たちは?誰?どう思っている?

多くの日本人が関わっているということで今回話題となった「重力波」に関してですが、実際に携わった方々はどう思っているのでしょうか。

実際に、取材したメディアに電話で答えていたので紹介します。

<ligoの新井宏二上級研究員>

「自分の装置が検出に直接貢献できたのが研究者として感無量です」

<ligoの和泉究さん>

「皆さんの努力が何十年も脈々と続いて最終的に結実したというのは感動です。もうすごい誇りに思います。人生のハイライトですね」

この研究は後世まで語り継がれるとても名誉なことだと私も思います。

もし、「重力波」によって宇宙の何かを解明したとしたらさらに大きな名誉ですよね。

男のロマンが詰まった宇宙を代表して研究してくれている方々には「重力波」検出を励みにしてこれからも頑張ってほしいと個人的に思っています。




「重力波」の検出の原理原則とは?速度は?観測方法や検出方法は?発見の意味やメリット、今後は?

引用:http://www.sankei.com/images/news/151115/prm1511150024-p2.jpg

アインシュタインが唱えた「重力波」の原理原則は、思い物体が激しく運動するとき、周囲に重力変動が起こりその影響は波として伝わると予言しています。

この波は光の速度で伝わり、この波が「重力波」でありこれまでの宇宙観測で主流となっていた電磁波を補完する重要な情報だと考えられていました。

「ligo」が初めて「重力波」の観測に成功して発表した動画を紹介します。

今回、「重力波」を始めて検出した装置とは一体どういうものなのでしょうか。

実際に私も調べてみたのですが、アインシュタインの「最後の宿題」と言われるだけあって全くわかりません。

しかし、多少わかりやすく解説してくれている方がいたので参考にして説明させていただきます。

基本的に、観測には二つのレーザーを使用しています。

そのレーザーを照射している距離は何と4キロメートルにも及びます。

引用:http://gigazine.net/news/20160212-ligo-detect-gravitational-wave/

引用:http://gigazine.net/news/20160212-ligo-detect-gravitational-wave/

そのレーザーを鏡で反射されていますね。

そして、ある専用の装置でレーザーを分けて跳ね返ってきたレーザーの波長を比べることで「重力波」の影響を検出できるということです。

ここで問題となることが地球の地面事態にも同じように「重力波」の影響を受けるためノイズが混じってしまうという問題がありました。そのノイズをいかに減らすかと言うことが今回のポイントとなったそうです。

引用:http://gigazine.net/news/20160212-ligo-detect-gravitational-wave/

これを解決したのが、写真に写っているリッシ博士と言う方です。

振り子の理論を応用して、振り子をゆっくりと揺らすと重りは大きく揺れ、これに対して小刻みに早く揺らすと重りは影響を受けずにピタリと静止する理論です。

引用:http://gigazine.net/news/20160212-ligo-detect-gravitational-wave/

この理論を応用して、観測装置にはこの小刻みに揺らして地面からの影響をなくすシステムが導入されているそうです。



「重力波」発見で今後は?

今回の「重力波」初の検出もとても歴史的なことだと思いますが、私が気になるのはこれがどのように今後に生かされるかと言うことです。

調べによると、まず検出精度をこの五年間で3倍に引き上げるということです。

さらに観測範囲もこれまでの27倍に引き上げるという計画だそうです。

そして、現在建設中の日本の観測施設「kagra(かぐら)」とヨーロッパの「virgo」で「重力波」が検出できた場合、三角測量を用いて「重力波」がどこから来たのかが特定できるようになるそうです。

引用:https://cdn.mainichi.jp/vol1/2016/02/12/20160212dd0phj000121000p/6.jpg?1

そして、これまでの光測定では観測できなかった「暗黒物質」や「ビックバン」などの宇宙現象の解明に大きく活躍すると期待されています。

今回の発見はごく一部と言うことですね。

これから、どんどん新しい発見があると思うと今からワクワクしますね。




スポンサーリンク