レーザーと鏡

 東京大宇宙線研究所などが運用する重力波の観測装置「かぐら（ＫＡＧＲＡ）」について詳しい仕組み等について聞いてみました。是非、お聞きください。

「かぐら（KAGRA）」ってなに？
　かぐら（KAGRA）は、日本にある重力波をキャッチするための特別な装置です。
　岐阜県の神岡という山の中に作られました。とても静かな場所にあるので、余計
　な振動が少なく、重力波を見つけやすい。2020年に動き始めました。  

重力波ってなに？
　重力波は、宇宙でとても大きな出来事が起こったときに生まれる「時空の波」
です。例えば、ブラックホールどうしがぶつかると、まるで水面に波が広がるよう
に、宇宙にも波が広がります。 でも、この波はとても小さくて、普通の道具では
見えません。だから、特別な望遠鏡みたいな「かぐら」を使ってキャッチするん
です。  

かぐらはどうやって重力波をキャッチするの？ 
かぐらの仕組みは、簡単に言うとレーザーと鏡を使っています。 
1.レーザーの光をまっすぐ飛ばす 
　・かぐらの中には、4km（約4000メートル）もの長さのトンネルが2本あります。 
　・そのトンネルの中でレーザーをまっすぐ飛ばします。  

2.鏡に反射させる
　・レーザーの光は、トンネルの先にある「すごくキレイな鏡」に当たって戻って
　　きます。 
　・普段は、戻ってきた光はピッタリそろっているので、変化はありません。  

3.重力波がくると・・・
　・宇宙から重力波がやってくると、時空がほんの少し「びよ～ん」と伸びたり
　　縮んだりします。 
　・すると、レーザーの光の戻り方が少しズレます！ 
　・そのズレを測ることで、「あ！重力波がきた！」とわかるのです。  

これまでの成果とこれから
　かぐらは2020年に動き始めましたが、まだはっきりした重力波を見つけること
　ができていません。その理由は、  鏡の振動（とてもわずかな振動でも重力波の
　観測を邪魔する）ノイズ（機械の中の余計な音や動きがあると、重力波の信号が
　見えにくくなる）などの問題があったからです。 
　しかし今年（2025年）の6月にはアメリカのLIGO（ライゴ）やヨーロッパの
　Virgo（ヴィルゴ）といっしょに観測をする予定です。  世界の研究者と協力
　して、データを共有すれば、より正確に重力波を見つけられるかもしれません。
　 これまでの問題点も少しずつ改善されてきているので、初めての重力波を
　キャッチできる可能性もあります！  

まとめ
　🔹 かぐらは、日本の重力波観測装置で、レーザーと鏡を使っている  

　🔹 重力波は宇宙の大きな出来事（ブラックホール衝突など）で生まれる波  

　🔹 これまでうまく観測できなかったが、6月の国際協力でチャンスあり！ 

　2025年の観測で、かぐらが初めての重力波をキャッチできるかどうか期待
しています。重力波キャッチの朗報をお待ちしています。皆さんも「かぐら」の
動向に注目していてください。

We asked them about the detailed mechanism of KAGRA, a gravitational wave observation device operated by the Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo, and others. Please listen.

What is KAGRA?

KAGRA is a special device in Japan for catching gravitational waves.

It was built in a mountain called Kamioka in Gifu Prefecture. Because it is in a very quiet place, there are few unnecessary vibrations, making it easy to find gravitational waves. It started operating in 2020.

What are gravitational waves?

Gravitational waves are "waves of space-time" that are born when a very large event occurs in the universe. For example, when two black holes collide, waves spread in space just like waves spread on the surface of water. However, these waves are very small and cannot be seen with ordinary tools. That's why they are caught using KAGRA, which is like a special telescope.

How does KAGRA catch gravitational waves?

Simply put, KAGURA uses lasers and mirrors to work.

1. Shoot the laser beam in a straight line

Inside KAGURA, there are two tunnels each 4km long (about 4,000 meters).

A laser beam is shot straight through the tunnel.

2. Reflect it off the mirror

The laser beam hits a very beautiful mirror at the end of the tunnel and returns.

Usually, the returning beam is perfectly aligned, so there is no change.

3. When gravitational waves arrive...

When gravitational waves arrive from space, space-time expands and contracts slightly.

This causes a slight shift in the way the laser beam returns!

By measuring this shift, we know that gravitational waves are coming!

Results so far and what lies ahead

KAGURA began operating in 2020, but has not yet been able to find any clear gravitational waves. The reason for this is that there were problems such as mirror vibrations (even very slight vibrations can interfere with the observation of gravitational waves) and noise (unnecessary sounds or movements inside the machine make the gravitational wave signal difficult to see).

However, in June of this year (2025), we plan to observe with LIGO in the United States and Virgo in Europe. By cooperating with researchers around the world and sharing data, we may be able to find gravitational waves more accurately.

The problems we have had so far are gradually being improved, so there is a possibility that we will be able to catch the first gravitational waves!

Summary
🔹 KAGURA is a Japanese gravitational wave observation device that uses lasers and mirrors

🔹 Gravitational waves are waves that are born from major events in the universe (such as black hole collisions)

🔹 We have not been able to observe them well so far, but there is a chance with the international collaboration in June!

We hope that KAGURA will be able to catch the first gravitational waves in the 2025 observation. We look forward to hearing good news about catching gravitational waves. Please keep an eye on the progress of KAGURA.