アインシュタイン望遠鏡

アインシュタイン望遠鏡（ET）またはアインシュタイン天文台は、現在欧州連合のいくつかの機関によって研究されている、提案されている第3世代の地上重力波検出器です。この検出器は、アインシュタインの一般相対性理論を強い磁場条件下でテストし、精密な重力波天文学を実現する ことができます。

ET は、欧州委員会がフレームワーク プログラム 7 (FP7)に基づいて支援する設計研究プロジェクトです。重力波天文学という新興分​​野における新しい研究インフラストラクチャの研究と概念設計に関するものです。

第二世代の検出器としての現在の重力波検出器、Advanced VirgoとAdvanced LIGOの進化は明確に定義されています。現在、これらはいわゆる強化レベルにアップグレードされており、今後数年のうちに設計感度に到達すると予想されています。 LIGO は2015 年に重力波を検出し、Virgo は 3 つの検出器で観測された最初の重力波GW170814と、その直後に連星中性子星合体GW170817の最初の検出でこの実験的成功に加わりました。しかし、強い磁場条件下でアインシュタインの重力理論をテストしたり、主に大質量星や高度に非対称な (質量が) 連星系の精密重力波天文学を実現したりするために必要な感度は、先進的な検出器とその後のアップグレードの予想される性能を超えています。たとえば、第 2 世代の検出器の低周波数での感度の基本的な制限は、地震ノイズ、関連する重力勾配ノイズ (いわゆるニュートン ノイズ)、およびサスペンションの最終段階とテスト マスの熱ノイズによって決まります。

これらの制限を回避するには、地震ノイズの影響を制限するための検出器用の地下施設と、試験質量の熱振動を直接減らすために鏡を冷却する極低温施設など、新しいインフラストラクチャが必要です。^[1]

ET-FP7 プロジェクトは、4 つの技術ワーキング グループを通じて、この提案された観測所の実現における基本的な問題、すなわち、設置場所と特性 (WP1)、サスペンションの設計と技術 (WP2)、検出器のトポロジーと形状 (WP3)、検出機能の要件と天体物理学の可能性 (WP4) に取り組んでいます。

ETは、欧州重力波計画（FP7）の設計研究プロジェクトです。これは、欧州重力観測所の調整のもと、欧州の主要な重力波実験研究機関8機関によって提案されました。^[2]

• ヨーロッパ重力観測所
• 核物理研究所
• Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. 、マックス・プランク重力物理学研究所を通じて活動
• 国立科学研究センター
• バーミンガム大学
• グラスゴー大学
• ニケフ
• カーディフ大学

まだ初期の設計研究段階ではありますが、基本的なパラメータは確立されています。^[3]

KAGRAと同様に、地震によるノイズや近くの動く物体によって引き起こされる「重力勾配ノイズ」を減らすために地下に設置される。

アームの長さは10km（LIGOは4km、VirgoとKAGRAは3km）で、LISAと同様に正三角形に3本のアームが配置され、各角に2つの検出器が設置される。

入射する重力波の偏光を測定し、望遠鏡が感知できない方向を回避するには、少なくとも 2 つの検出器が必要です。これは、互いに 45° の角度で 2 つの 90° 干渉計を使用して実行できますが、三角形の形状によりアームを共有できます。60° のアーム角度により、各干渉計の感度が低下しますが、3 番目の検出器によってそれが補われ、追加の冗長性により、便利なクロスチェックが提供されます。

3 つの検出器はそれぞれ 2 つの干渉計で構成され、1 つは 30 Hz 未満の動作に最適化され、もう 1 つはより高い周波数での動作に最適化されます。

低周波干渉計（1～250 Hz）では、10 K（-441.7 °F、-263.1 °C）に冷却された光学系が使用され、各アームキャビティのビーム出力は約18 kWになります。^{[3] : 15–16} 高周波干渉計（10 Hz～10 kHz）では、室温光学系と、はるかに高い3 MWの再循環ビーム出力が使用されます。^{[3] : 15}

ETpathfinderと呼ばれるプロトタイプ、またはテスト施設が、オランダのマーストリヒト大学ランドウィックキャンパスに建設されました。 ^{[4]この施設は、2021年11月にオランダの}教育文化科学大臣であるイングリッド・ファン・エンゲルスホーフェンによってオープンしました。プロジェクトリーダーはステファン・ヒルド教授です。ETpathfinderは、ETが建設された後、それ自体が有用な研究センターになります。ETの候補地は、マース・ライン・ユーロリージョン、サルデーニャ島、ザクセン州です。^{[5] [6] [7]}

2015 年、マース＝ライン ユーロリージョン、特にマーストリヒト、リエージュ、アーヘン間の農村地域が ET の候補地の 1 つとして挙げられました。マース＝ライン ユーロリージョンは、環境への影響がほとんどない安定した地盤を有しています。また、ハイテクで快適かつアクセスしやすい生活・労働環境を提供できる企業と協力できる知識パートナーのネットワークも存在します。

ユーロリージョンのマース＝ライン地域にあるアインシュタイン望遠鏡には、長さ 10 キロメートルのアームを備えた三角形のトンネルが含まれます。望遠鏡は地下 250 ～ 300 メートルに設置されます。3 つの頂点には大きな地下室があります。レーザービームは 10 キロメートルのアーム、つまりトンネル チューブを通過します。レーザー ビームは 2 つのビームに分割され、地下室のアームの端にある鏡で反射されます。3 つの頂点からエレベーターが地上まで届きます。メンテナンスはこれらのシャフトを介してトンネル内で行われます。

ニクヘフは2021年から、テルツィエト、バンホルト、コテッセン、およびドイツとベルギーの国境地域のさまざまな場所で試掘を行う予定です。2022年4月、オランダ政府はETの準備作業のために国家成長基金から4,200万ユーロを用意し、建設のために8億7,000万ユーロを留保しました。アインシュタイン望遠鏡は国際プロジェクトであるため、オランダ、ベルギー、ドイツは、ユーロリージョンのマース＝ライン地域の望遠鏡の実現可能性調査に協力しています。たとえば、計画法と規制の違いとそれらがプロジェクトに与える影響についての研究が進行中です。最終的に、これらの実現可能性調査は入札書につながるはずであり、早くても2025年には準備が整う予定です。

イタリア政府は、ノーベル賞受賞者のジョルジョ・パリシ氏とともに、ソス・エナットス（サルデーニャ島）を望遠鏡建設地として候補地として支援する用意がある。^{[8] [9] [10]}

Sos Enattosは、島の敷地の プロジェクト^[11]の機能的特徴により選ばれました。

• 地球上で最も静かな場所の一つに分類されています。^[12]重力波の検出を妨げる地震活動は基本的にゼロです。^[13]
• 望遠鏡の設置場所となる地下鉱山の存在：岩石の堅固さと安定性により、自信を持って大規模な地下採石場を建設することが可能です。^[14]
• この地域に地下水が存在することで、浸透や地震、ニュートンの騒音による問題が発生する可能性が低くなります。^[14]
• 雇用への影響は目覚ましいものとなるでしょう。建設期間9年間で、直接効果と誘発効果を考慮すると、雇用は36,000ユニットと推定され、^[15]地元誘発効果（総額の65〜75％）は43億2,900万ユーロの売上高に相当します。^[11]

2021年1月には、ソス・エナットス鉱山の近くに15の地震観測所を設置し、敷地の妥当性を確認するための地震調査が実施された。^[16]

2022年9月、ドラギ政権はINFNのアントニオ・ゾッコリ総裁にイタリアの候補国としての書類作成を進めるよう指示し、^{[17] [18]}サルデーニャ州がすでに割り当てている3億5000万ユーロの経済的支援を確認した。^[19]

• 一般相対性理論のテスト
• EGO、ヨーロッパ重力観測所
• LIGO、米国にある2つの重力波検出器
• イタリアにある重力波検出器Virgo
• ドイツのハノーバーにある重力波検出器GEO 600
• 提案されている第3世代の地上重力波観測所、コズミック・エクスプローラー
• Einstein@Home は、LIGO/GEO チームのデータ分析を支援するボランティア分散コンピューティング プログラムです。
• 宇宙に設置された中国の重力波検出器「宇宙太極計画」

• Peter R. Saulson著『干渉計型重力波検出器の基礎』、ISBN 981-02-1820-6。 
• マーシャ・バルトゥシアク著『アインシュタインの未完成交響曲』 、 ISBN 0-425-18620-2。 
• 『重力の影：重力波の探究』ハリー・コリンズ著、ISBN 0-226-11378-7。 
• ダニエル・ケネフィック著『思考のスピードで旅する』、ISBN 978-0-691-11727-0。 
• アインシュタイン重力波望遠鏡の概念設計研究 ET-0106C-10。
• ウェブサイト アインシュタイン望遠鏡 EMR。