アインシュタインが存在を予言した「重力波」と呼ばれる現象を観測しようと、東京大学などが岐阜県の山の地下深くに建設した巨大な観測装置が完成し、報道関係者に公開されました。かつて重力波が直接捉えられたことはなく、世界が１００年越しで挑んできた物理学の難題の行方に注目が集まっています。
１９１５年から１９１６年にかけてアインシュタインが発表した「一般相対性理論」では、質量がある物質はすべて空間をゆがめているとされ、物質が動くと空間のゆがみが「重力波」という波として伝わると予言されています。
しかし、極めて重い星が爆発しても、伝わってくる空間のゆがみは、太陽と地球の間の距離が水素の原子１個分伸び縮みする程度と考えられ、世界でも直接観測できた例はありません。
このため東京大学宇宙線研究所などでは、世界に先駆けて重力波を捉えようと、岐阜県飛騨市の山の地下深くで巨大な観測装置の建設を進めてきました。
完成した装置は「重力波望遠鏡」と呼ばれ、長さ３キロある２本のパイプがＬ字型につなげられていて、この中でレーザーを使って精密に距離を測ることで、重力波による空間のゆがみを捉えます。
重力波を捉えることで、世界が１００年越しで挑んできた「一般相対性理論」の難題が確かめられるほか、将来は宇宙誕生の謎にも迫ることができると期待されています。
重力波望遠鏡は、試験運転を経て、２年後には本格的な観測を始める計画ですが、アメリカやヨーロッパも初観測を目指していて、研究競争の行方にも注目が集まっています。
ノーベル賞選出の梶田さん「正念場」
重力波望遠鏡の計画を中心的に進めてきた東京大学宇宙線研究所の所長で、ことしのノーベル物理学賞に選ばれた梶田隆章さんは、「多くの国民の理解がないと、このような施設は認められない。基礎科学の研究を進めることを許すような国民の理解が非常にありがたい」と話していました。
そのうえで、「観測に向けては、これからが正念場です。今後数年間が非常に重要な期間となります」と本格的な観測開始に向けて気を引き締めていました。
物理学の難題 重力波とは
アインシュタインが発表した「一般相対性理論」は、宇宙の数多くの現象を言い当て、現在の物理学の土台となっていますが、予言された現象の中で唯一確かめられていないのが「重力波」です。
「重力波」は、質量がある物質が動いた際に空間のゆがみが波となって光の速さで周囲に伝わるというもので、何にも遮られることはないとされています。しかも、空間のゆがみは極めて小さいため、理論の発表から１００年になる現在も重力波を直接観測した例はなく、成功すればノーベル賞級の成果と言われています。
今回完成した重力波望遠鏡は「ＫＡＧＲＡ（かぐら）」と呼ばれ、極めて小さな空間のゆがみを捉えるため、振動や温度変化の少ない地下２００メートル以上のトンネルの中に設けられました。さらに、装置の中は真空に保たれ、レーザー光線を反射する鏡は分子の振動を抑えるためにマイナス２５３度まで冷やされます。
重力波を直接捉えることができれば、「一般相対性理論」の最後の難題が確かめられるだけでなく、強力な重力で光さえも飲み込んでしまうブラックホールの誕生の瞬間を直接観測できるようになるなど、天文学に新たな観測手段をもたらすことにもつながると期待されています。
一方、欧米でも重力波の初観測に向けて大規模な観測装置が建設されていて、国際間の研究競争は激しさを増しています。
天文学の飛躍的発展に期待
「重力波」を直接捉えられるようになると、天文学の分野でも飛躍的な発展につながると期待されています。
古代、天文学の起源は、星が放つ目に見える光の観測でした。現在も光の分析は、星の温度や物質の構成のほか、ブラックホールの研究にも利用されています。
一方、「ビックバン」の名残などとして宇宙には電波が飛び交っていて、２０世紀に入ると、こうした電波をはじめとした電磁波を捉える研究が進み、光では見ることができない、さまざまな天体現象の発見につながりました。
その次の観測手段として注目されているのが、「素粒子」、とりわけ宇宙の初期に大量に作られた「ニュートリノ」です。ニュートリノはさまざまな物質の影響を受けにくく、宇宙が誕生したときの状態を今もとどめていると考えられているため、これを観測することで、宇宙の誕生と進化の過程の解明につながると期待されています。
そして、光、電磁波、素粒子に続く第４の観測手段が「重力波」です。重力波は何にも遮られることなく宇宙を伝わるので、この観測に成功すれば、強力な重力で光さえも飲み込んでしまうブラックホールの誕生の瞬間など、従来の手段では見ることができなかった新たな宇宙の姿を捉えられると期待されているのです。
＠是非日本のチームが、世界に先駆けて重力波を捉える事が出来ますよう、すべての国民でエールを送りましょう。
佐久間象山が、吉田松陰に影響を与えたように、特にこれからの愛国者は特亜や政治だけに及ばず、原子力やこうした分野にも明るくあるべきです。周りから、一目置かれる存在になりましょう。