相対性理論
重力波
重心を回る二質量が伝播する時空のさざ波——軌道周波数の2倍 の重力波——を生む様子を調べます。波振幅と時間速度を調整してリングを観察します。
器具
- 3Dメッシュ上で重心を回る二つの仮想質量
- 波振幅スライダー（源パラメータ）
- 時間速度スライダーと一時停止ボタン
- 源パラメータ読み出しとドラッグ回転キャンバス
手順
波源を特定する
アニメーションを動かします。共通の重心を回る二質量が四重極モーメントを変化させ、さざ波のリングが軌道面に広がります。キャンバスを斜めに見ると、球対称でない加速質量分布があるときだけさざ波が現れると分かります。
を検証する
一時停止してから時間速度を下げ、ちょうど1公転の間に出るリングを数えます。半公転ごとに波の極大が出るため となり、 Hz なら m です。
振幅を変えて結論を出す
振幅スライダーを動かし「源パラメータ」を読みます。加速する質量が大きいほどさざ波は深くなります。実際には h ~ で、検出器は陽子より小さいひずみを測る必要があり、LIGO が腕長4 kmのマイケルソン干渉計を使う理由です。
シミュレーション
実験の歴史
アインシュタインは1916年に場の方程式を線形化して重力波を導き、1918年に放射公式を修正しました。長らく座標効果と疑われましたが、1950年代にフェリックス・ピラーニとヘルマン・ボンディの時空の「粘り」の研究で物理的実在が確立しました。
ジョセフ・ウェーバーは1960年代に最初の共鳴棒を作りましたが結果は再現されませんでした。確かな最初の証拠は間接的で、ハルス–テイラー連星パルサー（1974年）が四重極公式通りにエネルギーを失いました。LIGO は予言から一世紀後の2015年9月14日に最初の波 GW150914 を直接記録しました。