重力波望遠鏡

国立天文台三鷹の干渉計型重力波アンテナTAMA300は、マイケルソン干渉計である。岐阜県飛騨市に建設している大型低温重力波望遠鏡KAGRAのための技術開発を行っている。

www.nao.ac.jp


TAMA300の構造[*1]

マイケルソン干渉計では、反射して戻ってくる光を観測することで、空間の伸び縮みを検出する。

相対性理論では、絶対時空を背景にして光の速度が変化するという古典力学的な枠組みをとらず、光速度は一定で、時空が伸び縮みすると考える。光速度の不変性を実験的に示したのが、マイケルソン・モーリーの実験である。

時刻のずれを、光子という素粒子の速度の変化として捉えるというニュートン力学の解釈が誤っているわけではない。しかし、光速度が不変だという観測事実を優先するなら、古典力学の背景にある2個の「公理」、つまり相対性原理(ガリレオ[*2]と絶対時空(ニュートン[*3][*4]30-31.のどちらかを捨てる必要があり、アインシュタインは相対性原理を公理として残した。アインシュタインの力学を相対性理論という所以である。

さらに、慣性質量と重力質量は観測によっては「区別できない」(観測精度を上げれば区別できるかもしれない)ことから、アインシュタインは慣性質量と重力質量、つまり加速度と重力を「区別しない」という「公理」をたてた。これによって相対性理論は加速度のかかっていない「特殊相対性理論」から、加速度のかかっている「一般相対性理論」へと一般化された。


 

特別公開日には「重力波」という案内が出る
 

 

ふだんは入れない地下に干渉計がある
 

狭い空間で頑張って自撮り

三鷹では空は明るくなってしまい、光学望遠鏡は高い山の上に移動してしまったが、重力波のほうは地下で観測している。それでも道路を大きな車が走ると値に影響してしまうのだとか。(2019年10月撮影)

www.nhk-ondemand.jp

岐阜に設置されたKAGRAのノイズ問題はサイエンスZEROでも紹介されているが、日本海で荒波が起こっただけで観測に影響が出るという。



記述の自己評価 ★★★☆☆
(日々その都度、思いついたことを書きとめているだけなので、文章は荒く、途切れ途切れです。学術的に価値がありそうなコンテンツは、できるだけ加筆修正して独立させます。)

  • CE2022/06/01 JST 作成
  • CE2022/06/27 JST 最終更新

蛭川立