CLIO TASK 分担（素案） - 重力波実験物理学.pptx

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1、重力波でみる7億光年先の宇宙地下大型重力波検出器LCGT計画の始動３ｋｍ３ｋｍ東京大学宇宙線研究所　宮川　治2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会３ｋｍ３ｋｍ日本の重力波グループの15年越しの悲願であった大型重力波検出器LCGTの建設が始まる神岡鉱山内に設置される基線長3kmの低温レーザー干渉計重力波検出＝超精密計測重力波検出を目指し、重力波天文学を創設2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治3アインシュタインの予言:重力波連星中性子やブラックホールの合体パルサー非対称な質量の急激な変化による、波と

2、して光の速度で伝わる時空のひずみ重力波が存在する!!超新星爆発一般相対性理論(1916):時空の曲率物質とエネルギー2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治4連星中性子やブラックホールの合体からの重力波重力波の波形合体の様子2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治5重力波って本当にあるの?一秒間に17回も回転するパルサー公転周期は8時間太陽系から7kpcしか離れていない1975年に発見され、その公転周期が25年以上も観測され続けている周期が1975年から1994年で14秒早くなった重力波の放射

3、エネルギーに一致1993年ノーベル賞受賞●17/sec~8hrPSR1913+16--Timingofpulsarsハルスとテーラーによる連星パルサーの軌道変化による重力波の間接的存在証明●2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治6どうやって重力波を測る?重力波がやってくる空間が伸び縮みする長さの変化を測ってやればよい2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治7どれくらいの大きさのものを見るの?太陽から地球上の原子一個を見分けるくらいの精度0.0000000000000000001mのものを見ます

4、19個2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治8初期の試み:共振型重力波検出器AluminumbarGWwave1966年JosephWeberは最初の共振型重力波検出器を開発。1969年までに感度はh=10-16に到達。共振型重力波検出器：真空中につられた棒状の巨大なアルミニウムに重力波が入射すると、そのアルミニウム共振周波数と同じ周波数の重力波が増幅されて信号に現れる。問題点：アルミ棒と同じ共振周波数の重力波しか検出できない。そのため重力波の波形がわからない。Weberは1969年重力波が検出できたと発表した。しかし現在ではそれは誤りで、検

5、出器のノイズだったと考えられている。共鳴型アンテナでは現実の重力波検出は不可能と考えられていて、現在ではレーザー干渉計型検出器にその主役を譲っている。2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治9レーザー干渉計を使った重力波検出暗い+光の重ね合わせ(干渉)明るい+==重力波が到達すると自由質点である鏡を差動に揺らす両腕の微小距離の変化を光の明暗で測定2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治10さらに感度を上げるために光検出器側を暗く(Darkport)するように鏡の位置に制御をかけるBrightpo

6、rtDarkport2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治11検出器の腕を長くするためにシンプル、光を通す小さな穴の空いた大きな鏡が必要、光の散乱が問題コンパクト、制御が困難光を折り返す!2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治12なぜ長いと得なのか?重力波がやってくると干渉計の腕の長さをある割合で変化させるので重力波検出器の性能は「何％の変化が見える」と表される例えば1%の長さの変化が見える検出器を使うと・1mのものを見れば1cmの変化を見ればよい・1mmのものを見れば10ミクロンの変化を見

7、なければならない・1kmのものを見ればその変化は10mにもなる長ければ長い程いい!実際には0.00000000000000000000001=10-23の変化が見えるLCGTは、3kmの長さがあるので0.00000000000000000003m=3x10-20mの長さの変化になって現れる2010/10/15第３回『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点研究会宮川治13干渉計光学設定の