彡(゚)(゚)「・・・・・・重力波?」
Part2


42 :名無しさん@おーぷん :2016/12/20(火)21:04:10 ID:DVg
(´・ω・`)「エネルギーを使った分だけ軽くなるって、走って痩せるみたいな話だね」
彡(゚)(゚)「感覚としてはそれに近いかもしれんな。重力波放出ダイエットで太陽3個分減量したわけや」
(´・ω・)「でも元が太陽何十個分とかだし、たいして減ってないようにも見えるけど」
彡(-)(-)「そう感じるかも知れんが質量が持つエネルギーは莫大や」
彡(゚)(゚)「条件にもよるんやけど”1円玉1枚をエネルギーに変換すると東京23区を吹っ飛ばせる量の火薬に匹敵する”
     と言えば太陽3個分がいかに桁ハズレなエネルギー量か分かるやろ」
(;´・ω・)「そんなに大きなエネルギーが重力波として放出されたの?
     でも観測してなきゃ気づかない程小さな影響しか受けなかったんだよね?」
彡(゚)(゚)「それほど弱くなるのは”重力波の発生源が遠い”のと”重力という力があまりにも弱い”のが原因やな」
(´・ω・)「発生源のブラックホールは地球から離れてるの?」
彡(゚)(゚)「”GW150914は約14億光年先から届いた”とされとる。
     受ける重力の強さは発生源との距離の2乗に反比例するから重力波の影響も微弱なものになるんやな」
(´・ω・)「光の速さで14億年かかる距離ってことだよね?
     重力も光速で伝わるって話だったから、重力波も14億年かけて地球まで来たの?」
彡(゚)(゚)「そうなるわな。ワイらの居る天の川銀河の直径が10万光年、
     お隣のアンドロメダ銀河まで250万光年と考えると、とてつもなく遠い場所からの長旅だったんやな」

43 :名無しさん@おーぷん :2016/12/20(火)21:09:02 ID:DVg
(´・ω・`)「じゃあそもそも重力があまりにも弱いって言うのは?」
彡(-)(-)「重力は自然界に存在する4種類の力のうちの1つなんやが、他3つと比べて格段に弱いんやな」
(´・ω・)「ヤツは四天王の中でも最弱…的な?」
彡(゚)(゚)「四天王に名を連ねていいのか疑問なくらい圧倒的に弱いんやで。
     正確な数字は知らんが”性質が似ている電磁気力でさえ重力の10^37倍ほど強い”とされとる」
(´・ω・)「10の37乗…?」
彡(゚)(゚)「そのまま算用数字で書けば10000000000000000000000000000000000000になるで」
(;´・ω・)「さっきも10^-21とかあったけど、メチャクチャな数字ばっかり出てくるよね…
     ていうか電磁気力ってそんなに強いの?」
彡(-)(-)「電磁気力はなかなか本領を発揮できない(※3)から数字通りの差を体感するのは無理やけどな」
彡(゚)(゚)「せやけど、床に置いた画鋲や釘に上から磁石を近づけてみれば力の差は歴然だと分かるで。
     画鋲や釘は磁石にくっつくいて簡単に持ち上がるはずや」
(´・ω・)「当たり前だよね」
彡(゚)(゚)「当たり前に感じるやろうけど、これは”小さな磁石の生む磁力が地球1個分の重力に勝っている”という事実を表しとる。
     重力ってのはそれほど弱い力なんやな」

※3:電磁気力はなかなか本領を発揮できない
重力は引力のみで斥力(引力とは反対に引き離すよう作用する力)が働かないのに対し、
電磁気力にはどちらも存在するため、集まって塊になるとその中で打ち消し合ってしまい外部に及ぼす力は弱まってしまう
力が打ち消し合わないように加工された物体の一例が磁石

44 :名無しさん@おーぷん :2016/12/20(火)22:13:27 ID:jYk
>>43
この磁石が地球に勝ってるって話聞いてなんとなく凄い事知った気分やわ

45 :名無しさん@おーぷん :2016/12/20(火)23:52:56 ID:fT2
はえ〜すっごく為になる…

46 :名無しさん@おーぷん :2016/12/21(水)00:27:05 ID:IQ2
>>43
0多すぎて目チカチカする

50 :名無しさん@おーぷん :2016/12/21(水)19:29:19 ID:9n5
(´‐ω‐)「重力って強いように感じてたけど、他の力と比べたら全然なんだね」
(´・ω・`)「でもそんなに弱い力を100年もかけて捜して…重力波なんて観測してなんになるの?」
彡(゚)(゚)「身近には感じられんやろうけど、”重力波を観測できるようになったのは物理や天文の世界にとって革命”なんやで。
     某野球ゲームで例えるならすけすけゴーグルを手に入れたようなもんや」
(´・ω・)「…よくわかんないけど何がそんなに凄いの?」
彡(゚)(゚)「何が凄いのかは図と一緒に説明するで」
[写真を見る]
彡(゚)(゚)「今まで人類は宇宙の観測のほとんどを『電磁波』に頼ってきたんや。
     望遠鏡や人工衛星も電磁波を捉えることで役目を果たしとる」
(´・ω・)「電磁波ってなんだっけ?」
彡(゚)(゚)「ワイらが目にする可視光線、さらに赤外線や紫外線、電波、X線。どれも電磁波の一種やな」
(´・ω・)「宇宙の観測どころか僕らの生活も電磁波に頼りきりだね」
彡(-)(-)「そんな便利な電磁波やけど、”簡単に遮られてしてしまう”という弱点があるんや。
     そこで重力波の出番というわけやな」

51 :名無しさん@おーぷん :2016/12/21(水)19:32:40 ID:9n5
(´・ω・)「遮られるって言うと?」
彡(゚)(゚)「単純な話や。目を閉じれば何も見えないやろ? 目蓋が可視光線を遮ってしまうからやな」
(´・ω・`)「どれどれ」
(´-ω彡(⊃)(⊂)「イタァイ!」
 
何しよるんじゃ腐れ原住民が!
※AA略。
 
(#´・ω◎)「おにいちゃんは目蓋無さそうだから手で遮ってあげようかと思って…」
彡(`)(´)「余計なお世話や!」
(´・ω・)「でも可視光線は手で簡単に遮られるってことだね。赤外線とか電波とかも同じように遮られるの?」
彡(゚)(゚)「どんな物で遮られるかは波長によって異なるで。
     けど電磁波である限り何らかの障害物には当たるし、宇宙はそういった障害物に溢れとる」
彡(゚)(゚)「電磁波による宇宙の観測は”壁に開いた穴から外を眺めるようなもの”なんや」

52 :名無しさん@おーぷん :2016/12/21(水)19:35:41 ID:9n5
(´・ω・`)「重力波は遮られたりしないの?」
彡(゚)(゚)「通り道に何かがあってもお構いなしに突き進むで。
     電磁波が物質にぶつかってしまうのに対して重力波はすり抜けられるんや」
(´・ω・)「じゃあ今まで電磁波で観測できなかった物も観測できるようになるの?」
彡(^)(^)「せやで。障害物があったり電磁波を発しなかったり。そういった天体も重力波でなら観測できるかもしれん」
彡(゚)(゚)「現にさっき挙げたブラックホール同士の合体も電磁波による観測では未発見だったんや。
     それが実在すると確認できたことも大発見なんやで」
(´・ω・)「今まで見つかってなかったんだね」
彡(゚)(゚)「そらそうや。電磁波では見えんから重力波の検出をもって初めて”ブラックホールが見えた”ことになるんや」
彡(-)(-)「ブラックホールは観測が困難であるが故に研究もなかなか進まんでな。天体の最後の砦とも言える存在や。
     それを事細かに観測できるようになるかも知れんのやから大きな期待が掛かるのも分かるやろ?」
(´‐ω‐)「重力波を利用すれば研究が一気に進むかもしれないんだね」
彡(゚)(゚)「せやな。ブラックホールの研究をはじめ様々な分野に注目が集まっとるで」

53 :名無しさん@おーぷん :2016/12/21(水)19:39:32 ID:9n5
(´・ω・`)「重力波のおかげで他にも分かったりすることがあるの?」
彡(゚)(゚)「色々あるで。期待されとるものの例を挙げるとこんな感じや」
◆この宇宙がどうやって生まれたのか
宇宙は「ビッグバン」で始まり、約38万年後の「宇宙の晴れ上がり」と呼ばれる時期から今のような姿になったとされるが、
その間に何が起こっていたのかは電磁波観測が通用せず予測しかできないのが現状
しかし同時期に進んだ宇宙の急激な膨張により「原始重力波」が放出されていたと見られており、
この重力波の痕跡を見つけられれば宇宙の晴れ上がり以前に何があったのかを解明する手掛かりになる
◆重力の真の正体
重力は重力子(グラビトン)と呼ばれる粒子を介して伝わると考えられているが、
重力子は1種類だけなのか、質量はあるのかゼロなのか或いは両者が混在しているのか、といった正体はまだ判明していない
「1種類だけで質量ゼロ説」が最有力だが、重力波の観測が進めば解決の糸口も見えてくる
◆ブラックホールの成長の謎
ブラックホールは質量の大きな恒星が寿命を終えた後の姿であり、誕生時の質量はせいぜい太陽10個分とされる
しかし実際に見つかるのは太陽数十万個分以上の質量を持つものが多く、誕生からそこに至るまでの成長過程には謎が多い
重力波によりブラックホール同士の合体という成長の瞬間も確認されたため、この謎への一つの回答として期待されている
◆超新星爆発の謎
超新星爆発は質量の大きな恒星が寿命を終える瞬間に起こす爆発現象で、ブラックホールが誕生する瞬間でもある
発する光が強く遠くからでも見つけられる反面、強すぎる光と遠すぎる距離のせいで内部で何が起こっているのかは観測できない
重力波の観測技術が発達すれば爆発の瞬間に何が起きてどのようにブラックホールが生まれるのかも判明する可能性がある
◆一般相対性理論がどこまで正しいのか
アルバート・アインシュタインによる一般相対性理論は弱い重力の中での物理現象は完璧に説明できるが、
ブラックホール付近など極端に重力が強い環境でも通用するかどうかは検証のしようがなかった
しかし今回の重力波観測によって重力が強い環境の中でも大きな矛盾は無いことが判明し、
今後の観測次第でさらに細かい部分まで検証が進むと見られる

54 :名無しさん@おーぷん :2016/12/21(水)20:29:53 ID:Xqp
>>53
ブラックホールの成長って物質吸い込んで重くなっていくんじゃないんか?

55 :名無しさん@おーぷん :2016/12/21(水)21:09:04 ID:9n5
>>54
ブラックホールって物質吸い込みまくるイメージあるけど、実は吸い込むのヘタクソで成長はゆっくりなんや
しかも時間当たりに吸い込める量には上限があるんやね
でも実際にはそれらの制約を超えたペースで成長したとしか思えないような超重量級ブラックホールが存在しとる
そこで「ブラックホール同士で合体して飛び級成長してるんやないか?」って説が唱えられたんやけど実例は確認されてなかったんやね
それが重力波で観測されて本当に合体が起こってると証明されたわけや

57 :名無しさん@おーぷん :2016/12/21(水)22:43:01 ID:Xqp
>>55
はえーなるほど
結構イメージと違うもんなんやな

66 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:03:12 ID:g8j
(´・ω・`)「重力波に期待が掛かるのは分かったけど、結局は細かく観測できなきゃ意味ないよね。
     さっき言ってたLIGOでようやく捉えた程度なのにもっと細かい観測なんてできるの?」
彡(゚)(゚)「可能になると断言してもええ。研究者たちはとっくに次の段階へ向けて動き出しとるからな」
彡(゚)(゚)「今目指しとるのは”地球レベルでの重力波観測ネットワークの構築”や。
     観測施設を増やして共同で研究を行うことで精度を高めるのが狙いやな」
(´・ω・)「観測施設を増やすと精度が上がるの?」
彡(゚)(゚)「1台のスピードガンで球速を測るより複数台で測って平均した方が誤差が減るのと同じ理屈や。
     それぞれの観測地点が離れていれば発生源の位置の特定精度も向上するで」
(´・ω・)「離れた場所で観測すれば発生源の位置がわかるの?」
彡(゚)(゚)「光速とはいえ重力波も時間を掛けて伝わるものやからな。
     ”離れた地点で重力波が通る時間差を調べれば重力波がどの方向から来たのかを特定できる”んや」
彡(゚)(゚)「これは2箇所より3箇所、3箇所より4箇所で観測した方が圧倒的に有利になるんやな」
(´・ω・)「じゃあいろんな国で観測できた方がいいんだね」
彡(゚)(゚)「せやな。実際にLIGOと同じような重力波観測施設が世界中で建設されとるんや。
     ドイツのGEO600、イタリアのVIRGO(※4)、インドにLIGOと同じものを作ろうって計画もあるで」
彡(^)(^)「さらに日本にも観測施設が作られとるんやな。岐阜県の神岡鉱山にある『KAGRA』や」

※4:VIRGO(ヴィルゴ)
イタリアに建設された重力波観測施設の通称
VIRGOによる重力波検出はまだ成されていないが、LIGOと連携して重力波の解析を担当した
規模はLIGOよりやや小さいものの、感度向上の為の調整を経ることで同等の観測精度が得られる予定

67 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:06:34 ID:g8j
(´・ω・`)「KAGRA…? 聞き覚え無いや」
彡(゚)(゚)「聞いたこと無くてもしゃーないやろな。まだ本格始動前やし」
彡(^)(^)「せやけどKAGRAはこれからの重力波観測においてキーマンになり得る存在や。覚えておいて損は無いで」
(´・ω・)「そんなに凄いの?」
彡(-)(-)「そらぁ”世界で最も精度の高い重力波観測施設になるかもしれない”んやからな。
     KAGRAには他の観測施設には無い長所があるんや」
(´・ω・)「どんな長所?」
彡(゚)(゚)「1つ目は”地下深くに建設されている”点やな。
     KAGRAがあるのは神岡鉱山の地下200m付近で、地上に多いノイズの影響を受けにくいんや」
(´・ω・)「ノイズの影響ってそんなに大きいの?」
彡(゚)(゚)「重力波捜しの最大の敵はノイズだと言われるほどや。まぁ物理学全般に言えることやけどな。
     小さな地震や車や風、人が歩く振動さえもノイズの原因になってしまうんやで」
(;´・ω・)「繊細なんだね」
彡(-)(-)「そういったノイズが一度入ってしまうと後から取り除くのは大変なんや。
     LIGOやVIRGOは地上の施設やからノイズが多くて苦労しとるみたいやな」
彡(゚)(゚)「一方KAGRAは地下深くにあって、地上からのノイズが入りにくい分観測精度も高くなるというわけや」

68 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:09:27 ID:g8j
(´・ω・)「他にも何か長所はあるの?」
彡(゚)(゚)「もう1つの大きな長所は”レーザー干渉計に使う鏡を極限まで冷やす”点やな。
     この鏡ってのは分割されたレーザー光を反射してUターンさせるのに使われる鏡のことや」
(´・ω・)「鏡を冷やすのが長所?」
彡(゚)(゚)「せやで。さっき最大の敵はノイズだと話したやろ?
     実は観測装置自体もノイズの発生源になっとって、その一部は鏡の振動によるものなんや」
(´・ω・)「鏡が振動するの?」
彡(゚)(゚)「干渉計の鏡の役目はレーザー光の反射やけど、100%完全に反射するのは無理や。
     わずかに反射しきれなかった分は熱として鏡に蓄積されていくんやな」
彡(゚)(゚)「そうして鏡の温度が上がると熱振動を起こしてしまって鏡自体がノイズ源になるんや。
     さらに鏡を吊るす部材にも熱が伝わって振動を起こして…という風に連鎖的にノイズが生まれてしまうんやな」
(´・ω・)「じゃあ鏡を冷やしちゃえ!ってこと? 結構単純な発想だね」
彡(゚)(゚)「発想は単純かもしれんが実現するのは大変なんや。
     ”KAGRAの鏡は約-253℃まで冷却される”んやで。絶対温度で約20度という超低温や」
(;´・ω・)「そんなに冷やさなきゃいけないの?」
彡(゚)(゚)「理論上は冷やせば冷やすほど精度が上がるんや。この低温鏡を実現できるのはKAGRAだけやし、
     この技術によってLIGOやVIRGOと同等あるいはそれらを上回る精度を実現するんや」

69 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:12:22 ID:g8j
(´・ω・`)「なるほどね。でもKAGRAはまだ本格始動前なんだっけ」
彡(゚)(゚)「今年春に試験運転が行われて今は調整段階や。本格的に観測が開始されるのは2017年度内の予定やな」
(´・ω・)「来年度か。意外とすぐだね」
彡(゚)(゚)「同じく2017年頃にアメリカのLIGOの観測感度が予定値に達してようやく本気を出すんや。
     イタリアのVIRGOも近々調整を終えて再始動する予定やな」
彡(^)(^)「そこに日本のKAGRAが加わって地球規模の重力波観測ネットワークが出来上がるというわけや」
(´‐ω‐)「じゃあ来年度にはもう重力波に関するビッグニュースに期待できるかもしれないんだね」
彡(゚)(゚)「せやな。大きな成果が得られれば次の段階へもスムーズに進めるかもしれん」
(´・ω・)「次の段階?」
彡(゚)(゚)「地球で成功したら次は宇宙や。”重力波観測そのものを宇宙でやってしまおう”って構想もあるんやで。
     ヨーロッパの『eLISA計画』や日本の『DECIGO計画』などやな」
彡(゚)(゚)「どちらもまだ構想段階とはいえ、宇宙空間なら地上のようなノイズも無いし、
     基線長(※5)も比べ物にならないほど長くできるから重力波観測にうってつけなんやな」

※5:基線長
レーザー干渉計の腕の長さのこと。望遠鏡でいう「口径」にあたり、これが長いほど小さな重力波も捉えられるようになる
LIGOは4km、VIRGOとKAGRAはそれぞれ3kmの基線長を持つが、
DECIGO計画では1000km、eLISA計画では100万kmの基線長を持たせる構想

71 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:15:18 ID:g8j
(´・ω・`)「重力波のこと、なんとなくわかってきたよ」
彡(゚)(゚)「観測されたばかりやから細かい部分はまだまだ検証が必要やけどな」
(´・ω・)「でも間違いなくこれから発展していく分野なんでしょ?」
彡(^)(^)「せやで。アインシュタインの予言から100年、ようやく『重力波天文学』の時代が幕を開けたんや。
     これからいろんなことが明らかになっていくはずやな」
(´‐ω‐)「じゃあ僕も早めに始めておかないと…」
彡(゚)(゚)「なんや、今から勉強して研究者にでもなるんか?」
(´・ω・`)「『重力波きうり』を売り出すんだよ。ブラックホールの重力波を浴びてて、振れば重力波を出せるきうりだよ」
(´^ω^`)「嘘はついてないから詐欺じゃないし、重力波の話が当たり前に知られるようになる前ならきっと売れるよ」
彡(゚)(゚)「…………」
     〜 おわり 〜

72 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:16:00 ID:bNM
って終わりかいな
乙やで

75 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:37:23 ID:K9p
おつやで
面白かった

73 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:19:44 ID:Ekn
>>67
他の国が地中深くに設置しなかった理由ってあるんか?

76 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)21:41:48 ID:g8j
>>73
大きな理由は重力波が未観測だったこととお金やね
お金と時間つぎ込んで地下に作ってやっぱ観測無理でしたってなったら、重力波研究そのものが見放されて資金得られなくなる可能性もあるわけや
せやからなるべくお金かけずに最低限の成果出して研究を途切れさせないようにするためにはまずは地上で、ってことだったんやろね
日本が先に地下に作ったのは、既に地上で研究重ねてて地下でやる準備が整ってたからやね
規模は小さいけど東京に重力波観測施設作って結構前から精度向上のための研究しとったんや

78 :名無しさん@おーぷん :2016/12/22(木)22:07:11 ID:Ekn
>>76
はぇ〜サンガツ
おつやで

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