LIGOは、現代科学の象徴的な装置ではないでしょうか。巨大な装置でありながら、精密さをもっています。それに加えて、巧みな考えや仕組みが、組み込まれています。
LIGOは巨大な観測施設ですが、非常に繊細で精密で、巧みな原理を用いた装置でもあります。
実験装置は、野球のホームベースから１塁線と３塁線に直角に延びているＬ字型をしています。ただし、Ｌ字の一辺は、4kmもある巨大なサイズです。世界の研究者900人以上が参加するので、研究自体も、経費も大規模なものです。
L字型になっているのは、コンクリートで囲われた空っぽの管です。空っぽというのは、その管の中が何もない超高真空になっているという意味です。真空の管の中を、レーザー光が鏡で反射されて往復します。まあ、空っぽの管の中をレーザー光が通っているという、非常にシンプルな装置です。しかし、その精度は非常に高くなっています。免震装置あり、そこにもいろいろな工夫が凝らされていてます。あの手この手で、精度を上げる工夫がこらされています。
なぜなら重力波は、10^-21という非常に微小なゆがみしかないからです。この10^-21という精度は、4kmのミラー間隔で、水素の原子核の半径の1000分の1より小さい（10^-18m）ほどひずむを感知しなければならないからです。
そんな小さなゆがみを検出するためには、装置の精度だけでは達成できません。別のゆがみを見る仕組みも必要になります。その仕組みとは、「干渉」と呼ばれる作用です。
干渉とは、２つの波を重ねると、打ち消し合ったり、強め合ったりする作用のことです。その作用を利用して観測しようというものです。もともとひとつの光（ここではレーザー光）を２つに分けて、鏡で反射させて長い距離を移動させたのち、２つの光を重ね合わせます。そのとき光路がまったく同じ長さなら、もとと同じ強度の光に戻ります。もし長さにズレが生じていたとすると、光にムラができます。このようなムラを干渉といい、光の場合、干渉による縞模様ができます。干渉縞ができれば、光路に差が生じたことを意味します。その干渉縞を正確に観測すれば、ズレを測ったことになります。
このような干渉という考えは、古くからあり、実験に用いられてきました。1887年に「マイケルソン・モーリーの実験」として、エーテルの存在を検証するために用いられました。エーテルの存在は否定されたのですが、マイケルソン干渉計は、現在でも利用されています。
真空の長い距離を通るレーザー光とマイケルソン干渉計によって、重力波を捉える装置なります。LIGOは、巨大ですが、非常に精密な装置で、巧みな検出原理を用いていることになります。
さらに、工夫がなされています。同じ性能の装置が、離れた２ヶ所に作られています。ひとつは、アメリカ合衆国のルイジアナ州リビングストン（リビングストン観測所）で、もう一つがワシントン州ハンフォード・サイト（ハンフォード観測所）です。両施設の距離は、約3000km離れています。これらは対を成している装置でもあります。
２つのあるのは、検証のためでもあるのですが、離れたところにあると、重力波の発生位置を特定することができるのです。3000kmも離れていると、光でも約10m秒ほどの到達時間に差ができます。その差を利用して重力波の発生位置を知ることができます。
このような巨大で精密で巧みな装置、LIGOを用いて、重力波が検出されたのです。次回は、その後の情報を紹介しましょう。
・エーテル・
マイケルソンとモーリーが実験で調べたエーテルとは
化学の用語ではなく、
光を伝える「媒質」に対して用いられた用語です。
宇宙はエーテルで満たされていると
かつては考えられていました。
なぜなら、光が伝わるために
「なにか」媒体が必要だとされていたからです。
そのエーテルの存在を調べる実験が、
マイケルソン・モーリーの実験だったのです。
非常に感度の良い、光のズレを測定する装置として
考案されたものでした。
その結果、エーテルの存在は否定されました。
しかし、エーテル説を用いない
相対性理論が台頭してきました。
・時間の流れを加速・
さてさて６月も終わります。
またもやアッという間の一月でした。
思い起こすと、いろいろな出来事がありました。
しかし、最近はいろいろなことを
深く考え込まずに、
淡々とやり過ごすようになりました。
そのため、いろいろな出来事があっても
アッという間に過ぎてしまうようです。
しかし、それぞれの出来事に思い煩っていると
精神的に持たないからです。
そんな心の持ちようが
さらに時間の流れを加速しているのでしょうかね。
