共振型重力波アンテナ用光学トランスジューサの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640298
• Research Institution: Kobe Tokiwa Jr. College
• Principal Investigator: 田中 正義 神戸常盤短期大学, 衛生技術科, 教授 (70071397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中山 信太郎 徳島大学, 総合科学部, 教授 (70116846) ; 藤原 守 大阪大学, 核物理研究センター, 助教授 (00030031) ; 山県 民穂 甲南大学, 理工学部, 教授 (50068144) ; 秋宗 秀俊 甲南大学, 理工学部, 講師 (60319829) ; 高久 圭二 大阪大学, 核物理研究センター, 助手 (30263338)
• Keywords: 重力波 / アインシュタイン / 低温共振型重力波アンテ / 中性子星連星 / 一般相対性理論 / 等価原理 / 重力モーメント / Lense-Thirring効果

Research Abstract

アインシュタインは一般相対性理論を構築したとき、重力波の存在を予言した。重力波の間接的観測は20世紀後半中性子星連星のパルス信号周期の時間的変化からなされているが、重力波の直接検出は未解決で21世紀物理の大きな物理題の一つである。
我々は昨年から重力波アンテナの一つである低温共振型の重力波アンテナの開発を目指して、その重力波信号検出のためのトランスジューサの開発を始めた。振動検出素子として光学干渉計、SQUID、ピエゾ素子、静電容量型素子等を調べた。信号データ収集のため、Lab-viewを導入しコンピュータ制御が可能になった。
一方、上記研究と平行して、重力波研究の基礎研究も始めた。イタリアのパドバ大学の重力波アンテナ研究グループと共同で素粒子の重力モーメントとその存在の可能性について議論した結果、電磁場の多重極展開から素粒子が電気双極子モーメントや磁気双極子モーメントを持つように、重力場の多重極展開から重力電気双極子モーメントや重力磁気双極子モーメントの存在が予言された。前者のモーメントは一般相対性理論の前提となっている等価原理の破れが存在するときに現れるタームで、後者はアインシュタインが1916年に一般相対性理論を提出したすぐ後、Lense-Thirring達によって予言された、回転する重力質量が生み出す重力磁気に関係したタームである。特にLense-Thirring効果はFrame-Drugging効果とも呼ばれ、地球の自転や中性子星やブラックホールのような天体の運動によっても発生すると期待されるので、人工衛星や天体観測によってその在を確かめようとする努力が世界各地で始まっている。しかし、スピンを持つ素粒子にそのようなモーメントの存在を予言したのは、我々が最初であろう。

Research Products

• [Publications] 田中正義: "Gravito-moments and their observation"Proceedings of Joint Workshop on Dark matter. (2002)
• [Publications] 田中正義: "Lecture note on spins and moments -Lectures at the University of Michigan, 2001-"神戸常盤短期大学出版. 200 (2002)