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備忘録。物理系とか趣味とか, 日々学んだこと, 考えたことを残していきたい。

備忘録 : 重力波の講演会に行ってきた

神戸高専の物理の先生が重力波の研究をしていて, その講演会が神戸学園都市のUNITYで開催された。

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こんな感じのポスターを神戸市営地下鉄全駅に掲示してもらったりしていて, けっこう宣伝してた。

内容は

1, 一般相対性理論について軽く説明

2, 重力波の理論

3, 重力波の観測

4, 質疑応答

という感じ。


内容をちょっとおさらい


1, 一般相対性理論では, 物質もエネルギーも無い状態では空間は平坦だが, それらが存在するとなると空間が歪む。(スポンジに重りを乗っけたイメージ)

同じスポンジでも小さな重りと大きな重り(※重さは同じ)ではどちらが大きく歪むか→小さな重り

この歪み具合を定義すると, 重さ/大きさ となり, 数式で表すと, { \displaystyle
\frac{GM}{C^{2}R}
} となる。

これを地球で計算すると, 3のマイナス9乗ぐらいになり, あまりに小さな値なので, 我々が空間の歪みを感じることはない。

また, 太陽で計算すると, 2のマイナス6乗程度でこれでも小さい。

この { \displaystyle
\frac{GM}{C^{2}R}
} を大きくしていくと, 空間が無限遠に落ち込み, 時空の曲がりが発散し, ブラックホールができる。


2, 重力波とは, 時空の歪みが光の速度で伝播する波のこと。

最近アメリカのLIGOが直接観測に成功したというニュースで有名になった。

重力波が観測される天体現象は

中性子星などの衝突合体

中性子星の非球対称運動(星のまたたき)

超新星爆発

④初期宇宙におけるインフレーション


3, 重力波を観測するには, 検出器が必要で, 大きく分けて2種類の検出器がある。

1つは「共振型検出器」で金属だけでできており, 金属の歪みを電気信号で取り出して観測する装置。

構造が単純で扱いやすいが, 観測帯域が狭い。(共振周波数のみ)

もう1つは「干渉型検出器」で, この装置が現在の主流。

レーザー光を2方向に分けて, 反射させる。2つの波にズレが生じ, 干渉を起こすと, 重力波を観測したということ。

日本の検出器は, TAMA300とKAGRAの2つで, TAMA300は世界初の重力波検出器であるそう。

KAGRAは第2世代の検出器で, Ad LIGOやAd VIRGOと同世代である。

大型低温重力波望遠鏡とよばれ, 絶対零度付近まで鏡を冷やすことで, 熱雑音を減らすことができる。

また, 冷やすことで鏡が歪んでしまうと困るのでサファイアの鏡が使われている。

検出器を宇宙に持っていくという計画も日本やアメリカで進行中らしい。

ただ, 重力波は波長が長いので, それを捉えるためには装置を巨大にしなければならないという難点がある。



内容はこんな感じ。数式が全く出てこなくて, 素人の僕にも分かりやすい内容だった。

講演のあとに質問したいことを思いついたので, 今度の授業のときにでも聞いてみよう。