科学者が重力波と呼ばれる時空で長く求められていた波紋を検出した可能性があることをツイートや噂が示唆しているように、物理学の世界はここ数週間緊張しています。 この一部は推測ですが、レーザー干渉計重力波天文台（LIGO）の研究者は、アルバートアインシュタインが1世紀前に彼の一般理論でその存在を提案して以来、これらの波の最初の直接的な証拠に出会った可能性があることを示唆するいくつかの証拠があります相対性理論の。
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次の発表に備えて、重力波について知っておくべき5つのことを次に示します。
彼らは何ですか？
宇宙を広大な海と考えると、重力波は物体がその表面に落ちたときに生じる波紋のようなものです。 アインシュタインの理論によると、中性子星やブラックホールなどの宇宙空間にある巨大な物体の加速度の変化は、時空の構造を通してこれらの放射リップルを開始します。衝突からの最も劇的な影響で、ジョシュアソコルはNew Scientistに書きます。
なぜそんなに大したことなのですか？
重力波は、相対性理論をさらにサポートするだけでなく、科学者が宇宙の多くの神秘的な現象を研究するのを助けることができます。 現在、天文学者は電磁スペクトルを使用して空をスキャンします。これにより、波長に応じてさまざまな種類の物体が明らかになります。 重力波は「暗い宇宙の大部分を研究する最も直接的な方法だ」とLISA Pathfinderの科学者ビル・ウェーバーはギズモードに語った。 波は他の点では見つけにくい物体を通過し、まったく新しい波長でそれらを見るような神秘的な形を垣間見ることができます。
これらの波紋は、とらえどころのないものの、宇宙の最も初期の始まりに関する多くの理論の中心でもあります。 計算によると、宇宙はビッグバン後の数秒で急速に膨張しました。 この急速な膨張期に作られた重力波は、宇宙に浸透する最も初期の放射線である宇宙マイクロ波背景をねじっていたでしょう。 波紋は、指紋のような痕跡を残し、それは存在のまさに始まりまでたどることができました。 LIGOは、宇宙的に言えば、より最近の波を検出するように設計されていますが、それらが存在することを証明するだけで大きな一歩になります。
科学者はどのようにそれらを探しますか？
ほとんどの重力波検出器は、既知の量で分離されたオブジェクト間の距離のわずかな変化を見つけようとすることで機能します、とGizmodoの Maddie Stoneは報告しています。 アイデアは、地球を通過する波がその距離を変化させる方法で時空にしわを寄せるというものです。
世界中でいくつかの進行中の実験があり、それぞれ異なる技術をテストしています。 たとえば、LIGOには、約2, 000マイル離れた2つの検出器があり、世界中の75の観測所からのデータを集約して、地球を通過する重力波からの可能性のある信号を検出し、三角測量します。 他の研究者は、高感度原子時計を使用して時間歪みを検出することを提案しており、欧州宇宙機関は最近、科学者が宇宙の微小変動を測定する新しい方法を考案するのに役立つ技術をテストする衛星を打ち上げました。
なぜ検出が難しいのですか？
石を水域に落とすと、震源から離れるほど波紋は小さくなります。 重力波は同じ基本原理に従います。 宇宙は広大であり、科学者たちは、重力波の発生源の多くは宇宙の端に浮かぶ物体であると考えています。つまり、地球に到達する信号は非常に弱く、分離するのが困難です。 重力波を検索するほとんどの天文台は、時空の構造の微小な歪みを調べる必要があります。たとえば、LIGO検出器は、陽子の直径の1万分の1程度の小さなシフトを測定できます。
待って、なぜこれがなじみがあるのですか？
科学者が重力波の発見を発表したのはこれが初めてではありません。 2014年、南極点近くのBICEP2天文台で作業している天文学者は、宇宙の夜明けからの重力波の証拠を発見したと言いました。 しかし、それは宇宙塵によって引き起こされた誤報であることが判明しました。 LIGOには過去にも独自の誤検知がありました。 2010年、観測所が現在の感度にアップグレードされる前に、研究者は重力波の証拠であると考えられるものを検出しましたが、後にそれが偽の信号の違いを伝えることができるかどうかをテストするために自分の科学者が作成した信号であることに気付きましたそして本物。
木曜日までLIGOで何が起こったのかは確実にはわかりませんが、観測所の公開ログには、今回は本当に何かに乗っている可能性があることを示す証拠があります。 現在の実験が昨年9月に始まって以来、ログはLIGOの研究者が空の異なる部分で少なくとも3つのリード線を追跡したことを示しています、とSokolは報告しています。 それはまた別の誤報である可能性がありますが、今のところ、物理学者、天文学者、宇宙愛好家は興奮を待って待っています。
