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重力波とは何か

2017.11.02 更新 ツイート

今年のノーベル物理学賞を受賞した「重力波観測」。何がそんなにスゴいんですか?川村静児

 2017年のノーベル物理学賞は、「重力波」の観測に成功したアメリカの研究チームが受賞しました。
 重力波って何? 重力波観測の、何がそんなにスゴいの?
 実は、重力波を観測することで、「宇宙誕生の瞬間」も見ることができるようになると言われています。
 そして、今回の受賞者のひとりレイナー・ワイス博士が、インタビューで「日本人研究者の存在なしには、受賞はあり得なかった」と感謝の言葉を述べたのが、東京大学宇宙線研究所教授で、日本の重力波観測施設「KAGRA(かぐら)」を率いる川村静児さん。
 川村さんの著書『重力波とは何か――アインシュタインが奏でる宇宙からのメロディー』から、人類永遠の謎に挑む「重力波天文学」のロマンあふれる世界をご紹介します。

 * * *

■100年ごしの素晴らしい発見

 2016年年2月11日(現地時間)に、すばらしい大発見が発表されました。新聞も一面に大きな見出しを掲げて報道したので、覚えている人も多いでしょう。
 
 米国の研究グループが、「重力波」の直接検出に世界で初めて成功したのです。

 この歴史的な偉業を成し遂げたのは、カリフォルニア工科大学とマサチューセッツ工科大学が中心となって建設した「LIGO(ライゴ)」という観測施設でした。正式には「レーザー干渉計重力波観測所(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)」といい、LIGOはその頭文字から取った略称です。

 プロジェクトがスタートしたのは、1992年のこと。その前後の7年間、カリフォルニア工科大学に籍を置いていた私も、LIGOに参加して検出器の一部を担当していました。ですから今回の発見は、自分のことのように嬉しく思っています。以前から「成功すればノーベル物理学賞は確実」といわれていた研究ですから、物理学や天文学の関係者たちも手放しで賞賛しました。

 しかし一般の人々にとって、この発見の意味やインパクトはわかりにくいものだったか
もしれません。新聞の見出しの大きさはアポロ11号の月面着陸にも匹敵するものでしたが、いきなり重力波といわれてもピンと来ず、「いったい何がそんなにすごいのか?」と首を傾げた人も多いと思います。

 重力波の検出を試みているのは米国のLIGOだけではありません。私たちも岐阜県
の神岡鉱山に「KAGRA(かぐら)」という重力波検出器を建造し、すでに試験運転を
始めていますから、日本人にとっても他人事ではありません。

 重力波は、アルベルト・アインシュタインが一般相対性理論によってその存在を予言したものです。論文が発表されたのは、1916年のこと。予言どおりに重力波が直接検出されるまで、ちょうど100年の歳月を要したことになります。

 相対性理論の正しさは、これまでにもさまざまな形で裏付けられてきました。一例を挙げるなら、アインシュタインが「光速に近づくと時間が遅れる」と考えたことは、ご存じの方も多いでしょう。相対性理論の中でもいちばん有名なもので、いまだに「にわかには信じられない」といわれるものですが、この理論はすでに実用化されています。

 カーナビやスマートフォンの地図アプリなどで誰でもお世話になっているGPSシステムは、相対性理論に基づく計算によって人工衛星の時計を調整しないと時間がズレてしまい、結果的に距離にも狂いが生じます。GPSが正確に作動しているのは、アインシュタインが正しかった証拠にほかなりません。

 それ以外にも相対性理論はさまざまな予言をしていますが、最後に残った「宿題」が、重力波の検出でした。それが100年かけて本当に「ある」と証明されたことによって、アインシュタインの理論の正しさがさらに深く裏付けられたことが、今回の発見の第一の意義です。

⇒次ページ[光でなく重力波で宇宙を見る、新しい天文学]に続く

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関連書籍

川村静児『重力波とは何か アインシュタインが奏でる宇宙からのメロディー』

祝・ノーベル賞受賞! 重力波は、1916年にアインシュタインが存在を予言。 彼の数々の予言のうち、最後まで残った宿題「重力波」を、 2016年に世界で初めて観測したアメリカの観測施設LIGOのメンバーが 2017年のノーベル物理学賞を受賞した。 そのLIGOプロジェクトで、かつて「ノイズハンター」として名を馳せたのが、 現在は日本の観測施設KAGRAの中心メンバーとして活躍する川村静児氏。 受賞者のひとりレイナー・ワイス博士は、受賞後のインタビューで 「川村氏の存在なしに受賞はあり得なかった。 彼は最高の科学者であり、実験者」と、川村氏の功績を称えている。 本書では川村氏が「重力波天文学」の世界をやさしくエキサイティングに解説。 重力波をとおして宇宙誕生の謎に迫る、決定版の入門書である。

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重力波とは何か

2017年のノーベル物理学賞はアメリカの「重力波」観測チームが受賞しました。重力波とは一体何なのか? 重力波の観測にはどんな意義があるのか? 日本の第一人者がわかりやすく解説します。

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川村静児

1958年高知県生まれ。土佐高校卒業。早稲田大学理工学部卒業。東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。理学博士(東京大学)。カリフォルニア工科大学Member of Professional Staff、国立天文台助教授、准教授などを経て、東京大学宇宙線研究所教授。専門は重力波物理学。

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