ジョセフ・ウェーバー
ジョセフ・ウェーバー（Joseph Weber, 1919年5月17日 - 2000年9月30日）は、アメリカの物理学者であり、メリーランド大学カレッジパーク校の名誉教授でした。彼は、量子エレクトロニクスの分野における先駆者として知られ、メーザーやレーザーといった技術の実用化に大きく貢献しました。
ウェーバーは、ニュージャージー州パターソンで生まれました。クーパー・ユニオンに入学しましたが、生活費を工面するために海軍兵学校を受験し、合格しました。1940年に海軍兵学校を卒業し、少尉に任官。航空母艦レキシントンに配属され、1941年の真珠湾攻撃を間一髪で回避しました。1942年の珊瑚海海戦では、日本軍の攻撃によりレキシントンが被弾し、退艦を余儀なくされました。その後、駆潜艇SC690に着任し、大西洋での護衛任務やシシリー島上陸作戦に参加しました。
第二次世界大戦後、ウェーバーは海軍船舶局電子設計部門の責任者となり、アマチュア無線の経験とレーダーへの関心から、電子対抗手段（ECM）の研究開発に携わりました。1948年には、メリーランド大学の電気工学教授に就任し、海軍を少佐として退役しました。同年、アメリカカトリック大学の大学院に入学し、キース・レイドラーと共にアンモニアの超短波反転スペクトルを研究し、1951年に物理学の博士号を取得しました。
ウェーバーは、アインシュタインのAとBの定数が、電磁波増幅器（メーザーやレーザー）の原理に応用できることに気づきました。1952年6月、カナダのオタワで開催された無線学会（IRE）で、このアイデアを発表しました。この発表は、量子エレクトロニクス分野における最初の公開文献となりました。この功績により、彼は1958年にIRE（現IEEE）の上級会員に選ばれました。メーザーとレーザーの実用開発は、チャールズ・タウンズ、ニコライ・バソフ、アレクサンドル・プロホロフ、セオドア・メイマン、アーサー・ショーローらによって進められました。
1955年から1956年にかけて、ウェーバーはグッゲンハイム奨学金を得て、プリンストンの高等研究所で一般相対性理論を研究しました。当時、重力波の存在はまだ広く受け入れられていませんでしたが、ウェーバーは重力波の検出に真剣に取り組みました。1961年には、メリーランド大学の物理学部教授に就任しました。
ウェーバーは、高校時代の同級生であるアニタ・ストラウスと結婚し、4人の息子をもうけましたが、1971年に彼女が亡くなりました。その後、天文学者のバージニア・トゥリンブルと再婚しました。
ウェーバーは、重力波検出器「ウェーバー・バー」の考案者としても知られています。天文学の進歩に貢献した機器の設計、発明、改良に対して贈られる「ジョセフ・ウェーバー賞」は、彼の名前にちなんで命名されました。
ウェーバー・バーは、ウェーバーが考案した共振型重力波検出器です。1968年、彼は銀河系の中心から来る重力波を検出したと発表しましたが、これは後に多くの科学者によって疑問視されました。しかし、2016年には、アメリカの研究チームが重力波を直接検出したと発表し、重力波の存在が確証されました。過去には、ジョゼフ・テイラーらが連星パルサーの観測から重力波の存在を示唆しており、テイラーは1993年にノーベル[[物理学賞]]を受賞しています。
ウェーバーは、超新星SN1987Aの爆発と同時期に重力波を検出したとも発表しましたが、この結果も議論の的となりました。彼の実験に対する批判は多くありましたが、重力波の検出に対する彼の取り組みは、後の研究に大きな影響を与えました。
ウェーバー・バーは、直径約90cm、長さ約1.5m、重さ3.5tのアルミニウム製円柱で構成されています。この円柱を鋼鉄製のロープで吊るし、中央部に圧電気検出器を設置しています。圧電気とは、結晶体が圧縮や伸張された際に発生する電圧のことで、これを利用して円柱の振動を測定します。彼は、地球の雷や地震などの影響を避けるため、同じ装置を二つ作成し、それぞれメリーランド大学とアルゴンヌ国立研究所に設置しました。
ウェーバーは、円柱の振動を、地震や雷といった外部からのノイズから遮断するために苦労しました。唯一問題となったのは、アルミニウム原子の熱運動によるものでした。この熱運動によって、円柱の長さには非常に小さな誤差が生じますが、重力波の信号はそれ以上に小さいため、検出が困難でした。彼は、このバックグラウンドノイズを超える小さな振動を検出しようとしましたが、その「閾値」は明確に定義されていませんでした。
ウェーバーの検出結果は、0.5秒以内に二つのバーに現れる一致する信号を観測することに基づいています。彼は、複数の観測結果から、その信号が偶発的に一致する確率は非常に低いと主張し、これを重力波の存在を示す「良い証拠」としました。しかし、他の研究者たちは、ウェーバーと同様の装置を製作しましたが、重力波を検出することができませんでした。このため、彼の結果は広く受け入れられませんでした。しかし、ウェーバーの先駆的な研究がなければ、現在の重力波天文学は存在しなかったでしょう。
[外部リンク]
* ジョセフ・ウェーバー賞 (2015年1月18日閲覧)
生涯と経歴
ウェーバーは、ニュージャージー州パターソンで生まれました。クーパー・ユニオンに入学しましたが、生活費を工面するために海軍兵学校を受験し、合格しました。1940年に海軍兵学校を卒業し、少尉に任官。航空母艦レキシントンに配属され、1941年の真珠湾攻撃を間一髪で回避しました。1942年の珊瑚海海戦では、日本軍の攻撃によりレキシントンが被弾し、退艦を余儀なくされました。その後、駆潜艇SC690に着任し、大西洋での護衛任務やシシリー島上陸作戦に参加しました。
第二次世界大戦後、ウェーバーは海軍船舶局電子設計部門の責任者となり、アマチュア無線の経験とレーダーへの関心から、電子対抗手段（ECM）の研究開発に携わりました。1948年には、メリーランド大学の電気工学教授に就任し、海軍を少佐として退役しました。同年、アメリカカトリック大学の大学院に入学し、キース・レイドラーと共にアンモニアの超短波反転スペクトルを研究し、1951年に物理学の博士号を取得しました。
ウェーバーは、アインシュタインのAとBの定数が、電磁波増幅器（メーザーやレーザー）の原理に応用できることに気づきました。1952年6月、カナダのオタワで開催された無線学会（IRE）で、このアイデアを発表しました。この発表は、量子エレクトロニクス分野における最初の公開文献となりました。この功績により、彼は1958年にIRE（現IEEE）の上級会員に選ばれました。メーザーとレーザーの実用開発は、チャールズ・タウンズ、ニコライ・バソフ、アレクサンドル・プロホロフ、セオドア・メイマン、アーサー・ショーローらによって進められました。
1955年から1956年にかけて、ウェーバーはグッゲンハイム奨学金を得て、プリンストンの高等研究所で一般相対性理論を研究しました。当時、重力波の存在はまだ広く受け入れられていませんでしたが、ウェーバーは重力波の検出に真剣に取り組みました。1961年には、メリーランド大学の物理学部教授に就任しました。
ウェーバーは、高校時代の同級生であるアニタ・ストラウスと結婚し、4人の息子をもうけましたが、1971年に彼女が亡くなりました。その後、天文学者のバージニア・トゥリンブルと再婚しました。
ウェーバーは、重力波検出器「ウェーバー・バー」の考案者としても知られています。天文学の進歩に貢献した機器の設計、発明、改良に対して贈られる「ジョセフ・ウェーバー賞」は、彼の名前にちなんで命名されました。
ウェーバー・バー
ウェーバー・バーは、ウェーバーが考案した共振型重力波検出器です。1968年、彼は銀河系の中心から来る重力波を検出したと発表しましたが、これは後に多くの科学者によって疑問視されました。しかし、2016年には、アメリカの研究チームが重力波を直接検出したと発表し、重力波の存在が確証されました。過去には、ジョゼフ・テイラーらが連星パルサーの観測から重力波の存在を示唆しており、テイラーは1993年にノーベル[[物理学賞]]を受賞しています。
ウェーバーは、超新星SN1987Aの爆発と同時期に重力波を検出したとも発表しましたが、この結果も議論の的となりました。彼の実験に対する批判は多くありましたが、重力波の検出に対する彼の取り組みは、後の研究に大きな影響を与えました。
装置の概要
ウェーバー・バーは、直径約90cm、長さ約1.5m、重さ3.5tのアルミニウム製円柱で構成されています。この円柱を鋼鉄製のロープで吊るし、中央部に圧電気検出器を設置しています。圧電気とは、結晶体が圧縮や伸張された際に発生する電圧のことで、これを利用して円柱の振動を測定します。彼は、地球の雷や地震などの影響を避けるため、同じ装置を二つ作成し、それぞれメリーランド大学とアルゴンヌ国立研究所に設置しました。
研究方法
ウェーバーは、円柱の振動を、地震や雷といった外部からのノイズから遮断するために苦労しました。唯一問題となったのは、アルミニウム原子の熱運動によるものでした。この熱運動によって、円柱の長さには非常に小さな誤差が生じますが、重力波の信号はそれ以上に小さいため、検出が困難でした。彼は、このバックグラウンドノイズを超える小さな振動を検出しようとしましたが、その「閾値」は明確に定義されていませんでした。
ウェーバーの検出結果は、0.5秒以内に二つのバーに現れる一致する信号を観測することに基づいています。彼は、複数の観測結果から、その信号が偶発的に一致する確率は非常に低いと主張し、これを重力波の存在を示す「良い証拠」としました。しかし、他の研究者たちは、ウェーバーと同様の装置を製作しましたが、重力波を検出することができませんでした。このため、彼の結果は広く受け入れられませんでした。しかし、ウェーバーの先駆的な研究がなければ、現在の重力波天文学は存在しなかったでしょう。
脚注
[外部リンク]
* ジョセフ・ウェーバー賞 (2015年1月18日閲覧)
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