概要
KAGRA是在以東京大學宇宙射線研究所、高能加速器研究機構和自然科學研究機構國立天文臺爲聯合主導機構的協作下，與日本國内外的研究機構和大學的研究人員共同在岐阜縣飛騨市建設的大型低溫重力波望遠鏡。2019年秋季竣工後，又實施了提高靈敏度的除錯和試運行，2020年2月25日正式開始進行重力波的連續觀測。
KAGRA的研究代表、宇宙射線研究所所長梶田隆章教授介紹說：「2010年起動KAGRA專案後，研究團隊齊心協力推進了準備工作，現在終於可以開始觀測重力波了。這主要歸功於爲該專案提供支援的各位，再次感謝大家一直以來的支援。雖然靈敏度還不高，但我們會繼續操作爲提高靈敏度而努力。」
【重力波】
重力波是指有質量的物體運動時產生的「空間時間扭曲」波紋，並以與光相同的速度在宇宙空間傳播的現象。愛因斯坦在1915年至1916年發表的廣義相對論中預言了重力波的存在。不過，由於這種空間時間扭曲非常小，很難觀測到。直到距離愛因斯坦做出預測已經過去約100年的2015年，美國的重力波望遠鏡LIGO才首次成功觀測到重力波的存在。
地球上的重力波望遠鏡能觀測到一些激烈的天體現象產生的重力波，比如恆星在演化接近末期時發生的超新星爆炸，以及中子星和黑洞聯星的合體（碰撞）等。2015年LIGO首次觀測到的重力波是2個黑洞合體時產生的。另外，2017年在LIGO與歐洲的重力波望遠鏡Virgo透過共同觀測檢測到2個中子星合體產生的重力波時，全球各地的望遠鏡還成功觀測到了重力波之後到達的γ射線和可見光等電磁波，被稱爲「多信使天文學」的新天文學由此拉開帷幕。
【大型低溫重力波望遠鏡KAGRA】
此前全球共有3臺能觀測太空重力波的重力波望遠鏡，分別是美國的2臺LIGO和歐洲的1臺Virgo。此次的大型低溫重力波望遠鏡KAGRA是全球第4臺、亞洲第1臺。KAGRA與LIGO和Virgo一樣，擁有2條單邊長度爲3km的L字型長臂，透過使2個雷射的光在2條長臂上多次往返，最終利用光的干擾來檢測重力波引起的空間的輕微伸縮。此時，如何抑制長臂兩端設置的雷射反射鏡因重力波以外的終極因數發生振動是提高偵檢器靈敏度的關鍵。KAGRA望遠鏡設置在岐阜縣飛騨市一座地表下岩石層非常穩固的山的地下，減輕了地面振動的影響，另外還將反射鏡頭冷卻到零下253℃，減輕了熱振動的影響。「位於地下」和「冷卻反射鏡」是其他重力波望遠鏡所不具備的一大特點。
【KAGRA的開發程序】
大型低溫重力波望遠鏡KAGRA專案於2010年起動，2012年5月至2014年3月期間挖掘了全長度達7.7km的隧道等地下坑道，同時開發並製造了長6km、直徑80cm的真空管道和真空容器。2014年5月至2015年9月期間完善了地下實驗室的實驗環境，搬入並設置了真空管道、真空罐和冷凍容器等。另外，2015年開始推進雷射光學系的安裝以及防止各種反射鏡受地面振動影響的防振裝置的安裝和除錯作業，同時開發並製造了冷卻使用的藍寶石反射鏡。2017年至2018年實施了藍寶石反射鏡的搬入和安裝。到2019年4月，幾乎所有的設備都完成了搬入和設置。之後，實施了旨在將其作爲精密雷射干涉儀使用的除錯和旨在提高檢測靈敏度的測試及除錯。2020年2月經過最終的試運行後開始執行重力波觀測任務。
文：JST客觀日本編輯部編譯
