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アインシュタインの奏でる宇宙からのメロディー

アインシュタインの奏でる宇宙からのメロディー. 東京大学柏キャンパス一般公開 サイエンスカフェ 平成 24 年 10 月 26 日 東京 大学宇宙線研究所 川村静児. JGW-G1201364-v1. イラスト： Sora. いったい何の話なんだろう？. 重力波の話です。. 重力波とは何か？ その前に 重力とは何か？. 奥義：一般相対性理論の巻 （３ 分間コース）. Sora. 重力 と はあってなきがごとし！. 綱の切れたエレベーター. しかし、りんごが上下左右に ４個あると？. 綱の切れたエレベーター. 地球.

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アインシュタインの奏でる宇宙からのメロディー

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Presentation Transcript

  1. アインシュタインの奏でる宇宙からのメロディーアインシュタインの奏でる宇宙からのメロディー 東京大学柏キャンパス一般公開 サイエンスカフェ 平成24年10月26日 東京大学宇宙線研究所 川村静児 JGW-G1201364-v1 イラスト：Sora

  2. いったい何の話なんだろう？ 重力波の話です。

  3. 重力波とは何か？ その前に 重力とは何か？

  4. 奥義：一般相対性理論の巻 （３分間コース） Sora

  5. 重力とはあってなきがごとし！ 綱の切れたエレベーター

  6. しかし、りんごが上下左右に４個あると？ 綱の切れたエレベーター

  7. 地球

  8. 観測者から見るとりんごは潮汐的な力を受ける観測者から見るとりんごは潮汐的な力を受ける 潮汐力

  9. 重力の本質：潮汐的な空間のひずみ 伸び 縮み 縮み 伸び

  10. 潮の満ち引き 月 満潮 満潮 地球 干潮　　　　　　　　　　　 干潮 地球 月

  11. 重力波とは？ 潮汐的な空間のひずみが 光速で伝わっていく波

  12. 重力波とは？ 潮汐的な空間のひずみが 光速で伝わっていく波

  13. 重力波のプロファイル • アインシュタインが一般相対性理論で存在を予言 • 光速で伝わる • 真空中でも伝わる • 何でもすり抜ける • まだ見つかっていない

  14. 重力波は何から出るか？ 電磁波　　　　　　重力波 電荷　　　　　　　　　質量

  15. 重いものが速く動くほど重力波がいっぱい出る！天体現象重いものが速く動くほど重力波がいっぱい出る！天体現象

  16. 重力波のイメージ 連星中性子星の合体 超新星爆発 連星ブラックホールの合体 CG／KAGAYA

  17. 重力波は存在する！ • テイラーとハルスの連星パルサー の観測 • 重力波を放出してエネルギーを失い、軌道周期が変化 • 1993年ノーベル賞 Taylor et al., ApJ.345(1989) p435

  18. 重力波で宇宙の始まりを観る！ 人類究極の夢 宇宙誕生 重力波 10 -43秒 (プランク時間） ニュートリノ 電磁波 1 秒 (陽子、中性子の形成) 38万年 (晴れ上がり) 137億年 (現在)

  19. 重力波天文学 ？ 背景放射 電波 赤外線 X線 重力波 ガンマ線 ガンマ線バースト 重力波によって想像を絶するような、新しい天体が見つかることも期待できる

  20. 余剰次元 • 重力波は余剰次元方向にしみだす • すると重力波はその分弱く観測される 余剰次元の存在の検証

  21. 重力波は聞こえるはず？ 鼓膜

  22. しかしその振動は・・・ 重力波 １００億分の１ １００兆分の１ 10-24メートル 原子 直接聞くのは不可能！

  23. 超高感度の補聴器があれば・・・ 中性子連星の合体 ブラックホール（太陽質量の１０倍）連星の合体 超新星爆発 耳をすませば？ 音シミュレーション： 辰巳大輔（国立天文台）

  24. レーザー干渉計による重力波検出 ミラー ミラー レンズ 干渉光 ビームスプリッター スクリーン レーザー

  25. アーム長が長いほど感度が高い 鏡 鏡 鏡 レーザー 光検出器 鏡 レーザー 光検出器

  26. 望遠鏡との違い こっちから来ても・・・ あっちから 来ても・・・ ミラー ミラー ビームスプリッター 光検出器 こんなところから 来ても・・・ レーザー

  27. しかも・・・ 昼間でも・・・ 雨の日でも・・・ 地球の裏側から来ようとも・・・

  28. 重力波源の方向は？ 時間差から 方向が分かる！

  29. 世界の大型干渉計 GEO (600 m) TAMA (300 m) LIGO (4 km) KAGRA (3 km) CLIO (100 m) VIRGO (3 km) LIGO (4 km)

  30. KAGRA 重力波を検出し 重力波天文学を創成する

  31. 神岡 茂住 K A G R A 3km 3km 富山空港 車で40分 新跡津

  32. KAGRAの特徴 地面振動 量子雑音 空間のひずみ 熱雑音 周波数 神岡地下低温鏡　　先進的干渉計

  33. KAGRAによって期待される重力波の検出 • 中性子連星の合体：7億光年遠方、年回10個? • ブラックホール連星の合体：太陽質量の20倍程度で65億光年遠方、年回1～30個??? • 超新星爆発：330万光年遠方???、数十年に1個 • パルサー：銀河系内、???

  34. トンネル掘削 新跡津 Y-エンド

  35. 防振システム 2nd Floor Rock Rock Top filter ~13m Prototypes Standard filter 1st Floor Rock

  36. 低温鏡用真空層 低温鏡用真空層 熱シールド

  37. サファイア鏡 直径22 cm, 厚さ15 cm

  38. KAGRAのスケジュール スタート 観測 インストール・調整 観測 インストール・調整

  39. さらに将来は？ 問：もっと大きく？ 答：宇宙へ！

  40. スペース重力波アンテナ DECIGO計画 Sora

  41. スペース重力波アンテナDECIGO 鏡 光検出器 1,000 km レーザー

  42. DECIGOの目的 • 宇宙誕生直後の世界を見る インフレーションからの重力波を観測 • ダークエネルギーの性質を調べる • ダークマターの正体を探る • 一般相対性理論の高精度の検証

  43. 重力波の 夜明けは近いぜよ！ イラスト： Sora

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