最近気になる用語　282
　"大型低温重力波望遠鏡　KAGRA　
　
学会誌「冷凍」に掲載された記事を集めました。
当時の記事をそのまま掲載していますので古い内容や、当会の専門分野とは無関係な内容もあります。
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　2015 年9 月に米国の重力波望遠鏡LIGO（Laser Interferometer Gravitation-wave Observatory）が重力波を検出した． この重力波は地球から13 億光年離れた2 個のブラックホール（質量が太陽の36 倍と29 倍）が光の半分の速さで衝突す る直前に放出されたもので，太陽の3 倍ほどの質量がエネルギーに変換されたというすさまじいものであったという1）． なお，LIGO は2017 年6 月に3 回目の重力波を検知したと観測チームが発表しており，大質量のブラックホール同士の 合体が予想よりも多く宇宙で起こっている可能性が指摘されるなど，重力波検知に期待が高まっている．
　重力はニュートンが発見したものとして有名であるが，重力波とは何であり，なぜ検出されたことがニュースなので あろうか．ここからは受け売りであるが，質量を持つものはそれ自体の持つ重力で時空を歪めている．その物体が運動 すれば歪んだ時空が波のように空間に広がっていく．これを重力波と呼ぶのだそうである．重力波の振幅はあまりにも 小さく，今回のブラックホールの衝突で引き起こされた振幅でも陽子の直径の100 万分の1 程度だという1）．重力波は アインシュタインの相対性理論から導き出された波動現象であり，光や電波と同じような物であるが，すべてのものを 貫通し，またひとたび発生すると遮蔽したり消したりすることができないものである．つまり，銀河系中心の向こう側 の宇宙の観測やビッグバン直後の宇宙の晴れ上がり（ビッグバンの38 万年後）前の宇宙の観測も夢ではなくなるのである．
　このため，日本でも2010 年より大型低温重力波望遠鏡KAGRA が建設中であり，その本格的観測が始まろうとして いる．KAGRA の原理は簡単で，レーザーを用いて直角2 等辺三角形の長さの等しい2 辺の距離を正確に観測すること で空間の伸び縮みを検出するものである．ただし，前述のように求められる測定精度は非常に高く，研究員の説明によ ると銀河系直径ほどの大きさの中でビーズ球を探すようなものだという．KAGRA は，1 辺の長さ（基線長）を3 km と しこの間を鏡でレーザーを何回も反射させることで測定距離を稼いでいる（70 km に相当）．さらに，旧神岡鉱山の地下 200 m 以深に設置することで機器への振動を1/100 以下に減少させている．反射する鏡はサファイア製で光学特性に優 れるだけでなく，低温に冷却すると熱伝導が少なくなるなどの特徴を有する．このため，KAGRA では20 K まで冷却し て熱雑音の低減を図っている．冷凍機も特に振動の少ない冷凍機が選定されている2-3）．このうち，地下設置，サファイ ア，冷却の使用の3 点は日本独自の方式である．ちなみにKAGRA の名称は一般公募によって選ばれ，神楽に起因する が，神岡（Kamioka）と重力（Gravity）の造語にもなっている．
　このような最先端の計測技術に冷却が応用されていることは非常に喜ばしいことであり，商業的に成り立つかは不明 だが今後もこの分野での技術開発が進むことに期待したい．このような研究が我々の社会に生かされているか疑問に感 じる方もいらっしゃるだろうが，カーナビゲーションで利用しているGPS の時間の補正にも相対性理論研究が応用され ている．高速で周回するGPS は地上よりも時間の進み方が遅くなるのはよく知られているが，実は地上も重力が大きく 時間がゆっくり進んでいる．この二つの補正を行うことで正確な位置情報を得ることができるのである（結果的に地上 のほうが時間の進みが遅い）4）．
　文献
　1）ナショナルジオグラフィック日本版：http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/16/021200053
　2）KAGRA 大型低温重力波望遠鏡ホームページ：http://gweenter.icrr.u-tokyo.ac.jp
　3）国立天文台重力波プロジェクト推進室ホームページ：http://gwpo.mtk.nao.ac.jp
　4）大型低温重力波望遠鏡KAGRA パンフレット：（文責）東京大学宇宙線研究所・重力波観測研究施設
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