KAGRA
KAGRA（かぐら、英: Kamioka Gravitational wave detector, Large-scale Cryogenic Gravitational wave Telescope[1]）、旧称LCGT (英: Large-scale Cryogenic Gravitational wave Telescope) は、日本の岐阜県飛騨市神岡町にある重力波望遠鏡である[2][3]。神岡鉱山内の、スーパーカミオカンデやカムランド、XMASSと同じ地下に建設され、アメリカ合衆国のLIGOや欧州のVirgoと同じく基線長3kmのレーザー干渉計で重力波を検出する[4]。地下に建設、鏡を冷却、サファイアを鏡に使用するという点がLIGOやVirgoとは異なる特徴である[4][5]。名称は、神岡の「KA」と重力波 (Gravitational wave) の「GRA」を合わせたものである[3][6]。
KAGRAプロジェクトは、2010年に文部科学省の「最先端研究基盤事業」に選定され[7]、東京大学宇宙線研究所 (ICRR) 、高エネルギー加速器研究機構 (KEK) 、自然科学研究機構国立天文台 (NAOJ) が共同でホスト機関となり、富山大学など国内外の研究機関と協力して進められてきた[2]。2019年秋の完成後、調整、試験運転を経て、2020年2月25日に観測を開始した[4]。
概要
アルベルト・アインシュタインが提唱した重力波を観測で捉えようとする試みは、レーザー干渉計を用いる手法が主流となっている。日本では、1999年に基線長300mのTAMA300が稼動を始めたが、これは天の川銀河内で中性子星が衝突した場合に生じる重力波を捉える感度しか持っておらず、その確率は数十万年に1度程度と考えられている。そのため、東京大学宇宙線研究所の重力波グループが中心となって高い感度を持つ観測装置が構想された[3]。
重力波による空間の伸び縮みを測定するレーザー干渉計では、ノイズを除く事が重要になる。新しい設備は、7億光年の範囲で起こる中性子星衝突を感知できるよう構想され、そのために地面振動の影響が少ない神岡鉱山が選ばれた。さらに高さ14mの振り子構造を持たせて外部振動の影響を減らした反射鏡を、熱による分子レベルの運動を極力除くために約-253℃まで冷却する装置を4つ連結させる[3]。
KAGRAは世界最高精度の重力波望遠鏡となる。現在、世界では、アメリカのLIGOとイタリアのVirgoがそれぞれ Advanced LIGO と Advanced Virgo 計画で観測精度をKAGRAと同等に引き上げる改良を進めている。2016年2月には、LIGOグループは、ブラックホール連星からの重力波を捉えることに初めて成功した、と発表した。しかし、レーザー干渉計による測定では、少なくとも3台以上の干渉計の同時観測がないと、どの位置から重力波が来たのかは特定できない。これら複数の設備が協調すれば、到達時間の差から重力波源天体の方向を割り出すことができる[3]。
プロジェクトの推移
KAGRAは、2010年6月に文部科学省の最先端研究基盤事業の一つに採択されて計画が開始された[8]。2010年12月から愛称が公募され、2011年3月12日に愛称決定会議が開催される予定であったが、前日に起きた東日本大震災の影響により会議は6月に延期された[9]。2011年6月に決定された愛称は、2012年1月28日に着工記念行事として公表された[6]。
総延長7kmを超えるトンネルの掘削工事は2012年5月から始められ、2014年3月末に完了した[8]。以後、機材や実験設備の搬入と組立が行われ、2019年4月にはほぼ全ての機材の搬入が完了した[4]。完成前年の2018年8月21日にはサファイア製のレーザー反射鏡が4基全て完成し、報道陣に公開された[10]。2019年10月4日、KAGRA坑内で完成式典が、富山市でKAGRAとLIGO、Virgoの研究協力協定調印式が行われた[2]。2020年2月25日、試運転を終え、正式に観測を開始したことが発表された[4]。観測データの信頼性について一部週刊誌から疑問を呈されたが[11][12]、2021年11月、LIGO、Virgo、KAGRAからなる国際重力波ネットワークによる第3期観測結果(GWTC-3)が公表・出版された[13][14]。
その他の重力波望遠鏡
- TAMA300（日本） - 国立天文台にあるレーザー干渉計。基線長は300メートル。
- CLIO（日本） - 東京大学宇宙線研究所等が共同して運営するレーザー干渉計重力波アンテナと地殻歪計。
- GEO600（イギリス、ドイツ） - ドイツのハノーファーにあるレーザー干渉計。基線長は600メートル。
- LIGO（カリフォルニア工科大学、マサチューセッツ工科大学） - アメリカ・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設置されたレーザー干渉計。基線長は4キロメートル。
- Virgo（フランス、イタリア） - イタリアのピサに設置されたレーザー干渉計。基線長は3キロメートル。
- eLISA (ESA) - LISAは "Laser Inferometer Space Antena" の略称であり、宇宙重力波望遠鏡（アンテナ）である。基線長は500万キロメートルを計画中。現在、ESAがホワイトペーパーを検討中。開発され2028年以降に宇宙へ打ち上げられ、人工惑星軌道へ投入され観測を開始する予定。
- DECIGO (日本) - DECIGOは "Deci-hertz Interferometer Gravitational wave Observatory" の略称である。0.1Hzから10Hz程度の重力波を観測できる宇宙重力波望遠鏡で、日本におけるKAGRAの次の将来計画となっている。
脚注
- ^ “About KAGRA Project”. KAGRA. 東京大学宇宙線研究所. 2020年2月26日閲覧。
- ^ a b c “大型低温重力波望遠鏡KAGRAが完成、重力波望遠鏡3者による研究協定を締結”. 国立天文台 (2019年10月4日). 2020年1月5日閲覧。
- ^ a b c d e 「重力波をとらえよ! 重力波望遠鏡「かぐら」の建設が本格化」『ニュートン』第32巻第9号、株式会社ニュートンプレス、2012年8月、50-59頁、ISSN 0286-0651。
- ^ a b c d e "大型低温重力波望遠鏡KAGRA 観測開始" (Press release). 東京大学宇宙線研究所. 25 February 2020. 2020年2月26日閲覧。
- ^ “大型低温重力波望遠鏡KAGRA”. 重力波プロジェクト推進室. 国立天文台. 2020年2月27日閲覧。
- ^ a b “LCGTの愛称は「かぐら（ＫＡＧＲＡ）」に決定！”. KAGRA (2012年1月28日). 2020年2月26日閲覧。
- ^ 文部科学省研究振興局振興企画課 (2010年6月22日). “最先端研究基盤事業 補助対象事業”. 報道発表. 文部科学省. 2010年7月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年7月13日閲覧。
- ^ a b "世界初の重力波直接観測を目指す大型低温重力波望遠鏡 KAGRAのトンネル掘削が完了" (Press release). 東京大学宇宙線研究所. 31 March 2014. 2020年2月26日閲覧。
- ^ “2011年3月12日に予定していましたLCGT愛称決定会議は6月に延期となりました。”. KAGRA (2011年4月1日). 2020年2月26日閲覧。
- ^ "重力波望遠鏡KAGRAのサファイア鏡4基が完成、来年の観測開始へ". gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp (Press release). 東京大学宇宙線研究所. 21 August 2018. 2018年8月21日閲覧。
- ^ 「週刊文春」編集部. “ノーベル賞学者の「KAGRA計画」 重力波の検出は事実上、不可能に”. 文春オンライン. 2021年11月28日閲覧。
- ^ “オンライン記事並びに週刊誌の報道について”. 宇宙線研究所. 2021年12月6日閲覧。
- ^ “LIGO, Virgo, and KAGRA raise their signal score to 90”. Max Planck Institute for Gravitational Physics. 2021年12月6日閲覧。
- ^ “第3期観測期間（O3）の解析結果を公表しました。”. KAGRA. 2021年12月6日閲覧。
関連項目
外部リンク
- “KAGRA 大型低温重力波望遠鏡”. 2012年7月13日閲覧。
- JST (2012年7月11日). “最新鋭の「重力波望遠鏡」KAGRA計画始動”. 2015年10月7日閲覧。
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