ライナー・ヴァイス（/ w aɪ s / WYSSE、ドイツ語: [vaɪs]、1932年9月29日 - 2025年8月25日）は、ドイツ系アメリカ人の物理学者で、重力物理学と天体物理学への貢献で知られている。マサチューセッツ工科大学の物理学教授であり、ルイジアナ州立大学の非常勤教授でもあった。LIGOの基本動作であるレーザー干渉計技術の発明で最もよく知られている。COBE科学ワーキンググループの議長を務めた。[1] [2] [3]

2017年、ワイスはキップ・ソーンとバリー・バリッシュとともに、「LIGO検出器と重力波の観測への決定的な貢献」によりノーベル物理学賞を受賞した。 [4] [5] [6] [7]

ワイスは、基礎物理学における数々の挑戦的な実験検証の実現に貢献した。彼はフェルミ国立加速器研究所のホロメーター実験に参加した。この実験は、40mレーザー干渉計を用いて量子スケールにおける空間と時間の特性を測定し、量子ホログラフィックゆらぎのプランク精度検証を提供するものである。[8] [9]

幼少期と教育

ライナー・ヴァイスは1932年9月29日、ドイツ、プロイセン州ブランデンブルクのベルリンで、ゲルトルード・レスナーとフレデリック・A・ヴァイスの息子として生まれた。 [10] [11] [12]医師、神経科医、精神分析医であった彼の父は、ユダヤ人であり共産党員であったため、ナチスによってドイツから追放された。女優であった彼の母はキリスト教徒であった。[13]叔母は社会学者のヒルダ・ヴァイスである。[要出典]妹は劇作家のシビル・ピアソンである。[10]

一家はまずプラハに逃れたが、 1938年のミュンヘン協定後、ドイツがチェコスロバキアを占領したため、再び逃亡を余儀なくされた。セントルイスの慈善家スティックス家の支援により、アメリカ入国ビザの取得に成功した。[14]ワイスはニューヨーク市で青春時代を過ごし、コロンビア・グラマー・スクールに通った。[10]

彼はMITで学び、3年生の初めに中退した[15]。その理由は、シカゴ出身の音楽学生との恋愛関係を追い求めるために授業を放棄したからである[16] 。この不倫も一因ではあったが、ワイスがMITの工学と物理学のコースを並行して迷っていたことも重要な役割を果たした可能性がある。当時MITの教授で影響力のある物理学者ジェロルド・ザカリアスが介入し、ワイスはザカリアスの研究室で技術者として働いた後、1955年にMITに戻り理学士号を取得した。彼は1962年に博士号を取得したが、その際もザカリアスが指導教官兼メンターを務めていた。[17] [16]

キャリア

ワイスは1960年から1962年までタフツ大学で教鞭をとり、1962年から1964年までプリンストン大学で博士研究員を務め、その後1964年にMITの教員となった。[11]

ワイスはMITでの最初の研究として、宇宙論と重力を研究するグループを立ち上げました。特に微小な変動を測定する機器の安定化に関する新技術の開発が必要だったため、彼の研究室には機械と電子部品を扱う工房が設けられ、学生には製作と設計の実践的な作業が期待されていました。[16]

1966年までに、ワイスのMITにおける終身在職権は、所属グループの論文発表の失敗により危ぶまれました。当時物理学科天体物理学部門長であったバーナード・バークの助言を受け、ワイスは論文投稿の基準を見直し、最終的に科学的価値があり出版可能であるという自身の基準を満たす論文の根拠を見つけることができました。こうして彼は終身在職権を取得し、MITに留まることができました。[16]

同年、ジョセフ・ウェーバーは重力波を検出する方法を発明したと主張した[18] 。ワイスの学生がウェーバーの研究について尋ねたところ、彼は一般相対性理論の理解と矛盾しているように思われたため、説明することができなかった。1967年、重力波検出の原理をより簡略化するために、ワイスは宇宙空間における自由質量間の光の飛行時間測定を含む思考実験を考案した。この実験には原理的に「あり得ないほど正確な時計」が必要だった。約1年後、ウェーバーの主張が未だ検証されていないため、ワイスはウェーバーが間違っているかもしれないことに気づき始めた。彼は最終的に自分の考えを見直し、時計の代わりにレーザー干渉計を用い、この手法によってウェーバーの共鳴棒が達成できる感度を超える重力波を現実的に検出できると結論付けた[19] 。

ベトナム戦争による科学助成金の削減

1973年、米軍が「中核任務に直接関連しない」と判断された科学研究への資金提供を削減したため、ワイスは研究の方向転換を余儀なくされました。ワイスはNSFに提出した提案書の中で、「重力波を測定する新しい方法」について記述しました。この研究は最終的に2017年のノーベル賞受賞につながりましたが、ワイスと彼の学生が開発した干渉計が重力波を実際に検出できるほどの感度を持つようになるまでには何年もかかり、ワイスの大学院生たちは肯定的な（平易な言葉で言えば、全く）結果を提示できず、多くの不快な博士論文審査を強いられました。[16]

MITとCaltechのコラボレーション

ワイスは1972年にキップ・ソーンにLIGOの構想を提案したが、ソーンがそれが実現可能だと確信するまでに3年を要した。[20] MIT、カリフォルニア工科大学、ガルヒング、グラスゴーでのプロトタイプの研究と、ワイスによるフルスケールの干渉計の建造に必要な費用の見積もりの​​後、カリフォルニア工科大学とMITは1984年にLIGOの設計と建造に関する協定に署名し、ロナルド・ドレーヴァー、ワイス、ソーンが共同で主導権を握った。[21]

2022年にブラジルのパラ連邦大学で行われたインタビューで、ワイスは自身の人生とキャリア、幼少期と青年期の思い出、MITでの学部と大学院での研究、そして重力波天文学の将来について語っています。[22]

実績

ワイスは、宇宙背景放射の特性評価[3]と干渉計による重力波観測という、 基礎物理学研究の2つの分野を誕生から成熟まで導きました。

1973年に彼は気象観測気球から宇宙マイクロ波背景放射のスペクトルの先駆的な測定を行い、マイクロ波背景放射がビッグバンの残留放射の熱スペクトル特性を示すことを示しました。[15]彼は後にNASAの宇宙背景放射探査機（COBE） の共同設立者兼科学顧問となり、 [1]放射の詳細な地図を作成しました。

ワイスはまた、干渉計型重力波検出器にレーザーを用いるという概念の先駆者であり、そのような検出器に必要な経路長にはキロメートル規模のアームが必要であることを示唆した。彼は1970年代に、ロバート・L・フォワードの研究に倣い、プロトタイプを製作した。[23] [24]彼は、自身の報告書「長基線重力波アンテナシステムの研究」に基づいて、 NSF LIGO（重力波検出）プロジェクト[25]の共同設立者となった。 [26]

これら2つの取り組みは、機器科学の課題と宇宙の理解に重要な物理学を結び付けています。[27]

2016年2月、彼はLIGO / Virgoコラボレーションの4人の科学者の1人として、 2015年9月に最初の重力波の直接観測が行われたとの発表の記者会見に出席した。[28] [29] [30] [31] [a]

キップ・ソーンはワイスを「この分野（重力波の研究）において、圧倒的に最も影響力のある人物」と評した。[32]

ノーベル賞のウェブサイトによると、ワイスは2017年のノーベル物理学賞の賞金の半分を受け取ったが、LIGOの同僚で共同受賞者のバリー・バリッシュとキップ・ソーンは賞金の4分の1しか受け取っていない。[33]

個人の生と死

クラシック音楽は、移民の家庭で育った幼少期から[説明が必要] 、ベートーヴェンの「春のソナタ」への共通の愛を通して、師であるジェロルド・ザカリアスとの深い個人的な関係を強固なものにするまで、ワイスの人生に大きな影響を与え、形成力となってきた。[16]

彼は大学院在学中に結婚し、最初の子供をもうけた。「人生で最高の時期だった」と彼は語った。彼は1959年から亡くなるまでレベッカ・ヤングと結婚し、2人の子供をもうけた。[10]

ワイスは2025年8月25日にマサチューセッツ州ケンブリッジの病院で92歳で亡くなった。[10]

栄誉と賞

ワイスは、以下を含む数々の賞を受賞しています。

選定された出版物

  • ワイス, R.; ストローク, HH; ジャッカリーノ, V.; エドモンズ, DS (1957). 「Cs 133、Cs 135およびCs 137の磁気モーメントと超微細構造異常」. Phys. Rev. 105 ( 2): 590– 603. Bibcode :1957PhRv..105..590S. doi :10.1103/PhysRev.105.590.
  • R. Weiss (1961). 「分子線電子衝撃検出器」Rev. Sci. Instrum . 32 (4): 397– 401. Bibcode :1961RScI...32..397W. doi :10.1063/1.1717386.
  • R. Weiss & L. Grodzins (1962). 「14.4 keV光子の放射場通過による周波数シフトの探索」. Physics Letters . 1 (8): 342. Bibcode :1962PhL.....1..342W. doi :10.1016/0031-9163(62)90420-1.
  • ワイス、ライナー (1963). 「フッ化水素のシュタルク効果と超微細構造」. Phys. Rev. 131 ( 2): 659– 665. Bibcode :1963PhRv..131..659W. doi :10.1103/PhysRev.131.659.
  • R. Weiss & B. Block (1965). 「地球のO・S・O膨張モデルを監視する重力計」 J. Geophys. Res . 70 (22): 5615. Bibcode :1965JGR....70.5615W. doi :10.1029/JZ070i022p05615.
  • R. Weiss & G. Blum (1967). 「フロイントリッヒ赤方偏移仮説の実験的検証」. Phys. Rev. 155 ( 5): 1412. Bibcode :1967PhRv..155.1412B. doi :10.1103/PhysRev.155.1412.
  • R. Weiss (1967). 「電磁場プローブ」Am. J. Phys . 35 (11): 1047– 1048. Bibcode :1967AmJPh..35.1047W. doi :10.1119/1.1973723.
  • R.WeissとS.Ezekiel (1968). 「ヨウ素分子線におけるレーザー誘起蛍光」. Phys. Rev. Lett . 20 (3): 91– 93. Bibcode :1968PhRvL..20...91E. doi :10.1103/PhysRevLett.20.91.
  • R. Weiss & D. Muehlner (1970). 「遠赤外線における等方性背景放射の測定」. Phys. Rev. Lett . 24 (13): 742. Bibcode :1970PhRvL..24..742M. doi :10.1103/PhysRevLett.24.742.
  • R. Weiss (1972). 「電磁結合型広帯域重力アンテナ」(PDF) .四半期進捗報告書, MIT電子工学研究所. 105 : 54. 2016年3月8日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2016年3月6日閲覧.
  • R. Weiss & D. Muehlner (1973). 「遠赤外線背景放射のバルーン測定」. Phys. Rev. D. 7 ( 2): 326. Bibcode :1973PhRvD...7..326M. doi :10.1103/PhysRevD.7.326.
  • R. Weiss & D. Muehlner (1973). 「気球高度におけるサブミリ波背景放射の更なる測定」. Phys. Rev. Lett . 30 (16): 757. Bibcode :1973PhRvL..30..757M. doi :10.1103/PhysRevLett.30.757.
  • R. Weiss & DK Owens (1974). 「He-Neゼーマンレーザーにおける位相変動の測定」Rev. Sci. Instrum . 45 (9): 1060. Bibcode :1974RScI...45.1060O. doi :10.1063/1.1686809.
  • R. Weiss、DK Owens、D. Muehlner (1979). 「気球高度からミリ波・サブミリ波波長域で観測された大規模ビーム天体観測」.天体物理学ジャーナル. 231 : 702.書誌コード:1979ApJ...231..702O. doi : 10.1086/157235 .
  • ワイス, R.; ダウニー, PM; バクナー, FJ; ドネリー, JP; リンドリー, WT; マウンテン, RW; シルバースミス, DJ (1980). 「モノリシックシリコンボロメータ」.赤外線・ミリ波ジャーナル. 1 (6): 910. doi :10.1364/ao.23.000910. PMID  18204660.
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  • Mather, JC; Cheng, ES; Eplee, RE (Jr.); Isaacman, RB; Meyer, SS; Shafer, RA; Weiss, R.; Wright, EL; Bennett, CL; Boggess, NW; Dwek, E.; Gulkis, S.; Hauser, MG; Janssen, M.; Kelsall, T.; Lubin, PM; Moseley, SH (Jr.); Murdock, TL; Silverberg, RF; Smoot, GF; Wilkinson, DT (1990). 「宇宙背景放射探査衛星（COBE）による宇宙マイクロ波背景放射スペクトルの予備的測定」. Astrophys. J. 354 : L37.書誌コード:1990ApJ...354L..37M. doi : 10.1086/185717 .
  • Smoot, G.; Bennett, C.; Weber, R.; Maruschak, J.; Ratliff, R.; Janssen, M.; Chitwood, J.; et al. (1990). 「COBE差動マイクロ波放射計：機器の設計と実装」. Astrophys. J. 360 : 685. Bibcode :1990ApJ...360..685S. doi : 10.1086/169154 .
  • R. Weiss (1990). 「干渉計型重力波検出器」. N. Ashby, D. Bartlett, W. Wyss (編).第12回一般相対性理論と重力に関する国際会議議事録. ケンブリッジ大学出版局. pp. 331. ISBN 9780521384285。
  • シューメーカー, デイヴィッド; フリッチェル, ピーター; ジャイム, ジョセフ; クリステンセン, ネルソン; ワイス, ライナー (1991). 「ファブリ・ペロー共振器を用いたプロトタイプのマイケルソン干渉計」.応用光学. 30 (22): 3133–8 .書誌コード:1991ApOpt..30.3133S. doi :10.1364/AO.30.003133. PMID  20706365.

注記

  1. ^ 他に発表した物理学者は、 NSFのガブリエラ・ゴンザレス、デビッド・ライツェ、キップ・ソーン、フランス・A・コルドバでした。

参照

参考文献

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さらに読む

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  • バルトゥシアク, M. (2000).アインシュタインの未完成交響曲：時空の音に耳を傾ける. ジョセフ・ヘンリー・プレス. ISBN 978-0-425-18620-6。
  • ウィキメディア・コモンズのライナー・ヴァイス関連メディア
  • IMDbのライナー・ヴァイス
  • MITのライナー・ワイスのウェブサイト
  • MITカブリ天体物理学・宇宙研究所のLIGOグループ
  • 数学系譜プロジェクトのライナー・ヴァイス
  • Q&A: Rainer Weiss氏によるLIGOの起源に関するインタビュー（news.mit.edu）
  • GhostarchiveとWayback Machineにアーカイブ：「ワシントン大学物理学最前線講義：ライナー・ワイス博士、2016年秋、10月25日録音、ワシントン大学文理学部」。YouTube 。 2016年11月10日。
  • Nobelprize.orgのライナー・ヴァイス2017年12月8日のノーベル賞講演を含むLIGOと重力波I