重力波、または時空の波紋が常に地球をすり抜け、宇宙の秘密を伝えます。しかし、数年前までは、これらの波をまったく検出できませんでした。現在でも、宇宙の伸縮を検出する最も基本的な機能しかありません。
しかし、光と重力の粒子がどのように相互作用するかを測定する提案された新しい重力波ハンターは、それを変えることができました。その過程で、それは暗黒エネルギーと宇宙の膨張についての大きな質問に答えることができました。
今日の地球上の3つの検出器は、すべてレーザー干渉計重力波天文台（LIGO）と乙女座と呼ばれ、同じ原理に従って動作します。重力波が地球を移動すると、微妙に伸縮して時空を圧迫します。レーザー光が長距離を移動するのにかかる時間を測定することにより、検出器はその時空のサイズが変化したときに通知します。しかし、変化はわずかであり、非常に敏感な装置と検出するための統計的方法を必要とします。
この新しい論文では、3人の研究者が根本的な新しい方法を提案しました：重力子（重力を運ぶ理論上の粒子）と光子（光を構成する粒子）の間の直接相互作用の影響を探すことによる重力波の狩猟。インドのジョードプルにあるインド工科大学の新しい論文と物理学者の共著者であるSubhashish Banerjeeは、重力子と相互作用した後にそれらの光子を研究することで、重力波の特性を再構築できるはずです。このような検出器は、既存の検出器よりもはるかに安価で簡単に構築できるとバナージー氏は語った。
「フォトンの測定は人々がよく知っていることだ」とバナジーはライブサイエンスに語った。 「これは非常によく研究されており、間違いなくLIGOの種類のセットアップよりも簡単です。」
主に重力子はまだ完全に理論的であるため、重力子と光子がどのように相互作用するかは正確にはわかりません。孤立した人はいない。しかし、この新しい論文の背後にいる研究者たちは一連の理論的予測を行いました。重力子の流れが光子の流れにぶつかると、それらの光子は散乱するはずです。そして、その散乱は、かすかな予測可能なパターンを生成します-パターン物理学者は、光を研究する量子物理学者によって開発された技術を使用して増幅および研究することができます。
小さな量子世界の物理学を、重力と相対性理論の大規模な物理学と結びつけることは、アルバートアインシュタインの時代から科学者の目標でした。しかし、重力波を研究するために新しく提案されたアプローチは量子法を使用するだろうが、それはそれだけではその小規模から大規模のギャップを完全に埋めることはできない、とバナージーは言った。
「しかし、それはその方向への一歩になるだろう」と彼は付け加えた。
しかし、重力子の直接的な相互作用を調べることで、宇宙についての他のいくつかの深い謎を解決できるかもしれない、と彼は言った。
彼らの論文で、著者らは光の散乱の仕方が重力子の特定の物理的性質に依存することを示した。アインシュタインの一般相対性理論によると、重力子は質量がなく、光速で移動します。しかし、まとめて「大重力」として知られている理論の集まりによれば、重力子は質量を持ち、光速よりもゆっくりと移動します。これらのアイデアは、暗黒エネルギーや宇宙の膨張などの問題を解決できると一部の研究者は考えています。光子散乱を使用して重力波を検出すると、大重力が正しいかどうかを物理学者に伝える副作用が生じる可能性があるとバナージーは述べた。
バナージー氏は、この種の光子重力検出器が最終的にどれほど高感度になるかは誰にもわからない、と述べた。それは検出器の最終的な設計特性に大きく依存しますが、現在のところ、建設中のものはありません。しかし、彼と彼の2人の共著者は、実験家がすぐに1つをまとめ始めることを望んでいると述べた。
