2 年前、物理学者たちは、2 つのブラック ホールが渦巻いて互いに衝突したときに、空間自体に極小の波紋が発生することを初めて検出しました。このような重力波の観測は、アルバート アインシュタインの 100 年前の予言を実現し、天を探索するまったく新しい方法を切り開きました。今日、発見を行った大規模な実験の 3 人のリーダーがノーベル物理学賞を受賞しました。
ケンブリッジにあるマサチューセッツ工科大学 (MIT) の 85 歳のレイナー ワイスと、パサデナにあるカリフォルニア工科大学 (Caltech) の 77 歳のキップ ソーンは、1984 年にレーザー干渉計重力波天文台 (LIGO) の計画を立てました。 Barryカリフォルニア工科大学の素粒子物理学者である 81 歳のバリッシュは、後にワシントン州ハンフォードとルイジアナ州リビングストンに 2 つの LIGO 天文台の建設を指導しました。 Weiss は $110 万の賞金の半分を受け取り、Thorne と Barish は残りの半分を受け取ります。 LIGO の 3 番目の創設者である Ronald Drever は、3 月 7 日にエジンバラで 85 歳で亡くなりました (ノーベル賞は死後に授与されません)。
他の物理学者は、重力波の発見をこれまでの物理学で最も重要なものの 1 つと評価しています。ハーバード大学の理論家であるアブラハム・ローブは、「これは革命的です。宇宙にまったく新しい窓を開くことは非常にまれです。」
しかし、ワイス氏は、賞品はやや恥ずかしいと感じていると言います. 「最初は喜びだったものに対してお金を受け取るのは、少し法外なことです」と彼は言います。 「私が考える最善の方法は、私たちが[LIGO]を実現させたより大きなグループの人々の象徴であるということです。」 Weiss 氏は、賞金を MIT に寄付して学生を支援するよう手配したと述べています。
重力波の概念全体は、気が遠くなるようなものです。 1915 年、アルバート アインシュタインは一般相対性理論の中で、重力は質量とエネルギーが時空をゆがめ、自由落下する物体が曲線軌道を描くときに発生すると説明しました。 1 年後、彼は、2 つのらせん状のブラック ホールのように、渦巻くバーベル型の質量の配置が空間に波紋を放射し、光速で宇宙を駆け抜けると予測しました。
信じられないほど微弱な波を検出することは困難です。 LIGO の L 型干渉計はそれぞれ、一対の垂直定規のように機能します。通過する重力波は、通常、長さ 4 キロメートルの 2 本の腕を異なる量だけ引き伸ばします。物理学者は、腕の中で前後に跳ね返るレーザー光を比較することで、そのわずかな伸びの違いを検出できます。 LIGO の干渉計は、陽子の幅の 1/10,000 という小さな長さの違いを検出できます。
干渉計を使って重力波を検出しようと考えたのは、大学を中退したことのある完璧な工作員の Weiss 氏が初めてではありませんでした。 1960 年代に、米国の物理学者ロバート フォワードは、このタスクのために小型の干渉計を作成しました。しかし、Weiss はこの問題をはるかに徹底的に分析し、長さ数キロメートルの干渉計の必要性を認識しました。彼はまた、無関係なノイズの主な原因を特定し、LIGO の基礎となった 1972 年の未発表のレポートでそれらの対処方法を説明しました。
当初の懐疑心を克服した後、ソーンはこのプロジェクトを擁護し、1979 年に Drever を雇ってカリフォルニア工科大学に重力波研究を追求するよう圧力をかけました。ソーンは LIGO の科学的目標も形作ったと、コーネル大学の理論家であるソール テウコルスキーは言います。たとえば、初期の頃、多くの物理学者は、重力波の発生源として最も可能性が高いのは超新星爆発であると考えていました。 Thorne は、らせん状の中性子星またはブラック ホールのペアがより強力な発生源であることに気付き、実験者に LIGO を調整してそれらを検出するよう促した、と Teukolsky は述べています。 Thorne はまた、データ内の潜在的なシグナルを発見するのに役立つ数値シミュレーションの膨大なカタログを集めるように物理学者を駆り立てました。
Weiss と Thorne が LIGO を思いついた場合、Barish はそれを現実のものにしました。彼は 1994 年にプロジェクトのリーダーシップを引き継ぎましたが、プロジェクトは行き詰まり、全米科学財団はプロジェクトの中止を考えていました。 Barish は LIGO コラボレーションを拡大し、重要な設計変更を行い、2005 年に辞任する前にプロジェクトの建設を見届けました。 . 「それはレイナーとキップにはできなかったことです。」
Barish もまた、この賞をどう考えるべきかわからないと言います。 「これほど多くがチームの努力によるものだったのに、個人の評価について私は幾分相反する感情を持っています」と彼は言います.
多くの物理学者は、彼が生きていたら、彼は賞を分け合っていただろうと考えています。たとえ彼の難しい性格のために 1990 年に LIGO から追い出されたとしても。ワイスとソーンのように消える。 「キップとレイナーにとっては残酷なことです。なぜなら、彼らは残りの人生をこの[注意]と一緒に生きなければならないからです」とウィットコムは言います. 「それはロンにとって残酷なことです。なぜなら、彼はそれを楽しんでいたからです.」
LIGO は約束を果たしているようです。最初の発見は、理論家が可能だと考えていたよりも巨大な星サイズのブラックホールの合体を明らかにしました。先月、研究者は、LIGO 検出器だけでなく、ヨーロッパのプレミア検出器 (イタリアのピサ近くにある新たにアップグレードされた Virgo 検出器) によっても発見された 4 番目のブラックホール合体の発見を発表しました。空の位置。また、LIGO が 2 つの中性子星の合体を激しい爆発で発見したという噂が渦巻いていますが、これは従来の望遠鏡でも見られました。このような「マルチメッセンジャー」天文学は、多数の天体物理現象に前例のない洞察を提供する可能性があります。
LIGO がまだ提供していないことの 1 つは驚きである、と Weiss 氏は述べています。 「説明できないものは何も見つかりませんでした」と彼は言います。 「そうなることを願っています。」
