T_NAKAの阿房ブログ

アクセスカウンタ

zoom RSS 重力波の検出法について

<<   作成日時 : 2012/11/19 00:01   >>

ブログ気持玉 0 / トラックバック 0 / コメント 0

ここで、この「もうひとつの一般相対論入門」という本から離れて中村卓史「最後の3分間」に書いてあった4つの検出法を紹介したいと思います。


(1)人工衛星のドップラートラッキング

    太陽系内を運行している種々の人工惑星の位置をいつも詳しく記録しておく。
    重力波がやってくると人工惑星は重力波の振幅に比例していつもと違う運動を始める。
    これを捕らえて重力波を検出する。

(2)パルサーのタイミングアナリシス

    パルサーからのパルス到着時間を長い間記録しておく。
    重力波がパルサーの位置のわずかに変動する。
    したがってパルス到着時間がかわる。
    この変動を捕らえて重力波を検出する。

(3)レーザー干渉計

    原理的にはマイケルソン=モーレーの実験で使われた干渉計と同じもの。
    直角関係にある光路の長さが重力波による変動で変わることで干渉縞の出来方が異なることを利用する。

(4)共振型検出器

    絶対温度で4度以下に冷やした1トン程度のアルミ棒を用意する。
    重力波がやってくるとこの棒はわずかに振動するはずである。
    この振動を高感度のセンサーで検出する。



 これらの方法でカヴァーする振動数の範囲が各々異なるのでどれか一つで良いという訳はでないそうです。
 確かに、(1)と(2)についてはスケールが大きすぎるので、かなり長い波長の重力波を検出するんだろうと想像されますね。

 さて、最初に重力波を検出したと言ったのは、メリーランド大学のヨゼフ・ウェーバーでした。
 まず、彼は 1958 年頃重力波に伴った微小な潮汐力を検出する装置を作りはじめたのです。
 これは直径 50cm 長さが 1 m で質量 1 ton のアルミ棒が重力波の潮汐力によって延び縮みを測ろうとするものでした。
 先にあげた(4)に相当するものですね。
 1968 年には、メリーランドと 1000 km 離れたアルゴンヌ国立加速器研究所の置かれた2つの検出装置で同時に信号を検出したと発表しました。
 残念ながら、重力波検出とは認められませんでした。
 しかし、これによりこの分野の研究が活性化したのが事実ということです。

 ところで、アルミの比重は2.7 なので、

  0.252×π×1 = 0.196 (m3) = 196×10-3 (m3)

に比重を掛けると、

  196×2.7 = 529 (kg) = 0.53 (ton)

にしかなりませんね。これは 「Wikipedia ジョセフ・ウェーバー」 の記述や ABCs of Space の写真を見ると、寸法が異なるように思えて仕方ありません。
 Wikipedia の記載を信用しても 2.7 (ton) となって、これも微妙に辻褄が合いません(Wikipedia には質量が掲載していないので言い過ぎかもしれませんが)。 まあ、大体1トンということでしょうね。

 1988 年になると、ウェーバー型とは違う(3)レーザー干渉計型の検出器が将来の発展を考えて有望視され、米国ではでは LIGO(Laser Interferometric Gravitational wave Obervatory)という大きな計画が出てきました。
 この「レーザー干渉計」の原理は下図のようになります。

画像


 原理的にはマイケルソン=モーレーの実験で使われた干渉計と同じものですが、ここでは を検出することを目的としています。
 LIGO を見ると大きなL字が見えるでしょう。
 我が国の場合、国立天文台の敷地を上から見ると、かすかにL字(300m)が見えますね。

画像


 これはTAMA300 干渉計だそうです。地下にあるんでしょうかね?
 ところで、重力波とは には、この「重力波の検出」が図示してありますが、「重力波に対する自由質量の応答」という図は、「重力波の偏光(3)」に示した内容と同じですね。
 ここの図は分かり易いので、ちょっと拝借します。

画像


 現在、各国の状況は世界の重力波望遠鏡のようになっているらしいです。

 参考:GEO600(http://www.geo600.org/)VIRGO計画(http://www.ego-gw.it/

 最後に真打として、宇宙空間にレーザー干渉計を作ってしまおうというLISA を挙げておきましょう。
 

テーマ

関連テーマ 一覧


月別リンク

ブログ気持玉

クリックして気持ちを伝えよう!
ログインしてクリックすれば、自分のブログへのリンクが付きます。
→ログインへ

トラックバック(0件)

タイトル (本文) ブログ名/日時

トラックバック用URL help


自分のブログにトラックバック記事作成(会員用) help

タイトル
本 文

コメント(0件)

内 容 ニックネーム/日時

コメントする help

ニックネーム
本 文
重力波の検出法について T_NAKAの阿房ブログ/BIGLOBEウェブリブログ
文字サイズ:       閉じる