にわとりおかんの極上日和        
ダンシとは宇宙人なり!サイエンスマニアの親子日記☆
物理学の悲願! 重力波の観測!!


新聞やネットニュースのトップを飾ったニュース。

「重力波の検出、成功!!」

これは、科学畑・・・特に物理学分野や宇宙物理分野では
悲願の快挙なのです!!!

私はこのあたりの学問は専門外でありますし、
科学畑以外の一般の人たちよりの目線で
簡単に紹介しますのでー

表現に問題がある部分もあるかもです。
その場合は、お気軽にご指摘の上、ご容赦を!!!(^-^)


さかのぼるは、
アインシュタインが一般相対性理論を発表した1916年。

一般相対性理論の中では、
わたしたちも、ただ立っているだけで
時空をゆがめていることになります。

このあたりのことは、さくら剛さんの
「感じる科学」の中でもオモシロオカシク書いているので
参考になさってくださいね☆



時空をゆがめている物体が、動くと。
その時空のゆがみが、さざ波のように伝わります。
水面とおんなじだね。

すべての質量をもつものは動くときにこの重力波を
生み出しますが、そもそもとてもとても微弱なもの。
私達が動いたくらいでは、なかなか観測できません。

ですから、質量の大きなものが動いたときの重力波、
たとえばブラックホール同士の衝突などのときに生まれる
重力波はもう少し大きな信号となり、
そうすれば観測できそうだ、という事で
研究がつづけられていたのです。



アインシュタインは、この重力波の存在を
相対性理論の中に書いていました。

ずっとずっと予想はされども観測されていなかった
「重力波」が!

アメリカの重力波観測装置「LIGO」で
このたび観測されたというワケです!!!
快挙だよ!
ノーベル賞まちがいなしの発見!



LIGOはこんな感じの設備です。

1辺4kmのL字型だよ。4mじゃないよ。4kmね。
(追記)
直交する、L字の真空トンネルです。

(素粒子物理学で使われる大型加速器「CERN」
 もキロ単位の設備です)



分配器で2方向に分けられたレーザー光は、
それぞれ反射鏡にあたって帰ってきます。

(追記)
分配器はビームスプラッタと呼ばれるもので、
レーザーを反射光と透過光に分光します。
その中でも、透過光量と反射光量が1:1に分けれるものを
ハーフミラーと呼びます。
どうやらLIGOはハーフミラーを使用しているようですが、
どなたか情報をお持ちのかたはご指摘くださいませ☆




普通に考えると、
二方向は同じ距離を同じ時間でかえってきますので、
遅延(時差)は発生せず、打ち消しあいます。
すると、検出器の中には信号が入りません。



ところが、重力波の影響を受けた場合には、
空間がゆがむことで反射鏡までの距離が変わり、
戻ってくる2つのレーザー光の間に時差が生まれます。

(追記)つまり、片方が縮み、片方が伸びます。

この場合、波が打ち消しあわないために
検出器の中に信号が入って検出成功!!!

という事なのです。



もちろん、検出できるレベルの重力波は、
それを生み出した物体の質量が相当大きくないと
検出できません。

今回は、13億光年離れた二つのブラックホールの衝突。
どちらとも、太陽よりずっとずっと大きな質量のものです。

13億光年離れたところから届く重力波・・・
もうなんだか、想像の域を超えたロマン(笑)

しかも、ここまでしてやっと検出される空間のゆがみは、

原子核の大きさレベル

というミクロなもの・・・
さらに気が遠くなりそうです・・・



アインシュタインの相対性理論の中で
予想されつつも、検出されず。

この重力波の観測は、物理学分野の悲願!

アインシュタインの残した「最後の宿題」とも
称されていたのですよー。
それが理論発表から100年たった節目の今年
観測されるとは、なんともステキな偶然です☆



そして、日本に去年の秋完成した、
大型低温重力波観測装置「KAGRA」(かぐら)。
KAGRAのホームページはここ

この施設からも、今後いろいろな発見がなされていくに
違いありません。

ヒッグス粒子の発見に続き、重力波の観測成功。

荒唐無稽な宇宙の謎が、少しずつ解明されていく
この時代に生まれて、本当によかったなーと思うのです!

2月13日13:00追記

いつも数々のブログランキングで

堂々一位の理数系ブログ「とね日記」!

そちらのほうでも重力波の記事がアップされています。
とねさんの記事はとても詳しく、レベルの高い記事なので、
そちらも合わせてぜひどうぞ♪

とねさんのブログは、以下リンクです!

とね日記「重力波の直接観測に成功!」 はここ☆

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【2016/02/13 00:00】 | サイエンス | トラックバック(0) | コメント(12) |
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コメント
繰り返しニュースで聞いてうっすらしか理解できなかったけど、おかんの説明わかりやすいね!(^-^)
ざっくり概念と今回やった事実がコンパクトになっててイラスト付き♪
【2016/02/13 10:11】 URL | たこぎ #-[ 編集]
たこぎさん

コメントありがとう!!
ほんと?!?!
わかりやすい?!?!

やったー!すごく嬉しいよー。
フリーハンドのへっぽこイラストだけど、
わかりやすく伝わったなら、何よりうれしいよ!
【2016/02/13 12:59】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
これは、何をおいても描かざるを得ない大ニュースですよね!

さすが、ポイントを押さえつつ、分かりやすい紹介ですね。

多くの大メディアやネットニュースが、重量が有るだけで重力波が発生すると誤解させる記事を乗せているのを、ため息と共に眺めていました。

おかんさんが言っておられる科学リテラシーの大切さですね。

因みに、L字の一方が伸びる時もう一方は縮み、次は伸び縮みが逆になって、それを繰り返すのですよね。
【2016/02/13 16:10】 URL | やす #XSag7DMU[ 編集]
やすさん

本当にすごい観測ですよね!
ついに、「最後の宿題」をとらえましたね~
お褒めの言葉ありがとうございます。
こどもたち、それからその子たちを育てる
ママたちにもこの情報と興奮が伝わってくれるといいなあ、と思います。

はい、L字の片方が伸び片方が縮む、でいいのですよね。この空間の伸び縮みで検出、です。
200回レーザーを往復させて検出された空間のゆがみは原子核程度の大きさ・・・
なんとも気の遠くなる観測作業ですね!

記事に、いくつか追記をしておきますね。
ああ本当に!興奮するニュースです!
【2016/02/13 17:05】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
おかんさん

絵が描けるというのは、本当に素晴らしく、うらやましいです。数枚の分かり易い絵を追加なさっていますね。

どのくらい小さなゆがみを検出するかは、どこかの開設ページで読んだところによれば(思い出せません...)、地球と太陽の距離に対して水素原子1個程度のサイズの変化を捉えるレベル、とありました。

レーザ光の位相差で歪みを計る原理は、CDの虹と原理は同じなので、少し興味のある人には、この2つが繋がって、より楽しめるかも知れませんね(ハードル高すぎでしょうか?)

【2016/02/13 19:08】 URL | やす (Krtyski) #XSag7DMU[ 編集]
やすさん

コメントありがとうございます!

逆にいうと、私は文章で伝えるほうがどちらかというと苦手です。
絵を描いたほうが私にとっては明らかに早いので、つい絵でかいてしまうんです。(^^;;;

今回は、「ああ!!早くみんなにこの興奮を伝えたい!!!」という衝動に突き動かされ、急遽急いでこの記事を描きました。
ですから、実験装置図も、直線を使ってきっちり描いておらず、フリーハンドの線なので見にくい方もいるかもしれません~(汗)
それでも、はやる気持ちのほうが勝って、このままブログ記事にしちゃったという次第です(笑)

私が得た情報では、
【LIGOでは10-21オーダーの歪みを検出できる。これは長さに換算すると1.6fm、即ち原子核程度の歪みを検出する事に相当する】とあったのでそちらを参考にしてブログに追記してあります。
13億光年も向こうから来た空間のゆがみが
こんなミクロなもの・・・
本当に気が遠くなる思いです。
それをとらえた、研究者たちの情熱に感服するばかりです(^-^)

それから、レーザーの話。
そうなんですー!光の屈折反射あたりなので、
元々私はここらへんの話が大好きなのですが、
それが最先端の施設に使われていると思うととても面白いです。
こどもたちも、興味を持ってくれたらいいなあと思います。
【2016/02/13 19:59】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
おかんさん

東大とKAGURAで使うハーフミラーは、透過が1.2%程度で残りは反射なんです。ファブリーペロー型の光増幅器にしようという作戦。LIGO interferometerでググってみていますが、まだ情報に行き当たってません。

【2016/02/13 21:08】 URL | やす #XSag7DMU[ 編集]
やすさん

おおっ!なるほどそうなのですね!!
追記した、ハーフミラーの記載の部分はやすさんの
コメントを元に削りました。
情報ありがとうございます!!!

分配器のあたりの情報は、確かにあまり出ていませんね。
【2016/02/13 21:12】 URL | にわとりおかん #-[ 編集]
おかんさん

ちょっと混乱していました。
NorthとWestに分ける分配器が共振器と兼用していない可能性が十分ありそうなので、分配器は50%かも知りません。

すみません。
【2016/02/13 21:26】 URL | やす #XSag7DMU[ 編集]
やすさん

情報ありがとうございます!
数少ない情報ではありますが、ハーフミラーを
使っていると記述しているところもありますので、いったんハーフミラーかもしれない、ということで記事を書いておきますね。
また各方面から情報が入ったら、修正していこうと思います(^-^)

ありがとうございます!
【2016/02/13 21:47】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
な~るほど~!!(*゜Q゜*)
私も昨日の朝記事を読んで、数時間調べたんですが、私の文系脳では半分も理解できず、今日O島さんに聞いたり何なりして唸ってたところでした。
わかりやすいー!
そして、ハーフミラーは知らなかった!
レーザーの部分が謎のひとつだったので、機械についても勉強になりました!
ニュートリノ第2段として、ぜひ館内に貼ってほしい!
【2016/02/13 23:09】 URL | くろ #-[ 編集]
くろさん

コメントありがとう!お疲れ様♪

ほんと?わかりやすく書けてる?
もしそうだったら、今回の私の科学啓発草の根活動は
成功だ〜(^∇^)

もしよければ、来週出勤時に掲示できるように
まとめてみまーす(≧∇≦)
【2016/02/13 23:32】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
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12歳の息子をもつ、
ちょっとぬかっとる「おかん」です。
子育ての傍ら、アート活動しとります。

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