皆さんはこのところ重力波という言葉をよく聞くようになったのではないだろうか。
そのきっかけの一つは、2015 年12 月にノーベル物理学賞を受賞した梶田隆章先生が、
ニュートリノの次は重力波だと宣伝したことであるが、極めつけは2016 年2 月11 日に
アメリカのLIGO グループにより発表され、新聞の一面を飾った「重力波の初検出」である。
これまでは宇宙の観測手段としては非常に意義があるが、しかし、それがあまりに極微なために観測が難しく、実際に宇宙の観測手段として使えるとは思われていなかったせいで、
広く知られていなかった。それが突然のように脚光を浴びるようになったため、
私たち重力波研究者は少し戸惑っているという状況である。ここではその重力波を解説する。

時空のさざ波

一般相対性理論の予言

重力波とはいったい何だろうか？ これは文字どおり重力の波である。そう言ってもなかなかイメージがわかないかもしれないが、それでは、時空のさざ波だと言ってみよう。そう言い換えると、気分的には少し実体に近づけたような感じがするはずである。もともと重力波は、一般相対性理論の帰結として予想された。アインシュタインは重力と時空を表裏一体のものとして扱い、それを体系化して一般相対性理論を導き出した。その描像では、重力とは時空の曲がりと表現される。だから、重力波とは時空のひずみが伝播してゆくものということになる。波というと、器に入った水の表面を伝わる波のようなものが頭に浮かぶが、そうではなくて水が入っている器そのものが揺れるような波である。

以下ではもう少し詳しく説明していくことにする。