[論文レビュー] Experimental Investigations of Signals of a New Nature with the aid of two High Precision Stationary Quartz Gravimeters

Yu. A. Baurov, A. V. Kopajev|ArXiv.org|Sep 3, 2001

Geophysics and Gravity Measurements被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、遮蔽された地下実験施設に設置された2台の高精度クォーツ重力計を用いて、2〜10分間持続し、振幅が月の潮汐効果を上回る異常で滑らかでピーク形状の重力信号を検出した。これらの信号は、磁石を装備した重力計でのみ検出され、仮説的な宇宙論的ベクトルポテンシャル $A_g$ に起因するとされ、特定の天体的源（$α \approx 293^\circ, \delta \approx 36^\circ$）と方向が一致している。これは、標準物理学では説明できない新しい非等方的重力相互作用を示唆する。

ABSTRACT

In consequence of long-term (2000) observation of a system of two high-precision quartz gravimeters (one of them with an attached magnet) placed in a special (at a depth of $\sim $10m) gravimetric laboratory on a common base separated from the foundation of the building, signals of a new nature were detected. They were of a smooth peak-type shape, several minutes duration, and with amplitudes often more than that of the moon tide. The nature of the signals cannot be explained in the framework of traditional physical views but can be qualitatively described with the aid of a supposed new interaction connected with the hypothesis about the existence of the cosmological vectorial potential A_g, a new presumed fundamental vectorial constant.

研究の動機と目的

• 遮蔽された環境下でも継続的に観測される、既知の潮汐的・地震的要因とは独立した異常な重力信号の調査。
• これらの信号が、宇宙論的ベクトルポテンシャル $A_g$ によって媒介される仮説的な新しい基本的相互作用に起因するかどうかの特定。
• 磁化された基準重力計を用いた二重重力計設定により、従来の単一重力計の結果を検証し、地上以外の要因を分離する。
• 信号の発生を太陽活動および方向的天体的源と照合し、提案された相互作用の非等方的性質を検証する。
• 地震ノイズ、電磁干渉、機器アーチファクトなどの従来の要因によるものではないことを除外する。

提案手法

• 2台の高精度クォーツ重力計（Sodin型）を、建物の基礎から分離された遮蔽された10メートルの地下実験施設に設置し、地震的・熱的ノイズを最小限に抑えた。
• 1台の重力計に永久磁石（0.3 Tの磁場）を装備し、仮説的な $A_g$-媒介相互作用に起因する信号を増幅させた。
• 両方の重力計は独立した安定電源で駆動され、共通の時刻基準に同期させ、データの相関比較を可能にした。
• 1分間隔で、$10^{-9}G$ の分解能でデータを記録し、コンピュータシステムを用いてリアルタイムでの平均化とノイズフィルタリングを実施した。
• 光学系は、白金の質量をテール・ファイバーで吊るしたクォーツ・レバーを用い、レーザー光ビームとサブミクロン感度のフォトセンサアレイで監視した。
• 方向性解析では、地球表面の垂直方向と $A_g$ の予測される影響範囲の円錐（$A_g$ のベクトルを中心に90–100°の開口角）との一致を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 月の潮汐や既知の地震的要因とは独立して、振幅が月の潮汐を上回る持続的で滑らかな重力パulsesが存在するか？
• RQ2 このような信号が、宇宙論的ベクトルポテンシャル $A_g$ によって媒介される新しい基本的相互作用に起因するか？
• RQ3 信号の方向性が、$A_g$ と一致する特定の天体的方向と整合しているか？
• RQ4 信号の発生が、太陽活動（フレアや電波バーストなど）と相関しているか？
• RQ5 信号が、機器ノイズ、電磁干渉、または粒子的相互作用によって生じるものとは区別できるか？

主な発見

• 振幅が月の潮汐の最大15倍（$\sim 15 \times 10^{-9}G$）に達する異常な重力信号が検出され、2〜10分間持続し、滑らかなピーク形状を示した。
• 信号は磁石を装備した重力計でのみ観測され、基準重力計では観測されず、磁気的増幅作用を示す相互作用であると示唆された。
• すべての信号が、予測された $A_g$ 方向（$α \approx 293^\circ, \delta \approx 36^\circ$）から $\pm 10^\circ$ の範囲内に、局所的な垂直方向（地球の法線）が一致した際に発生した。
• 2000年3月24日のイベントは、周波数スイープ型電波バーストと正確に一致し、2000年5月5日のイベントは、まれな強力な太陽フレアの5分前に発生した。
• 信号の方向的一致性と太陽活動との一致は、新しい非等方的相互作用の仮説を支持する。
• 地震ノイズ、電磁干渉、粒子的相互作用といった従来の説明では、両方の重力計に同じ影響を及ぼすか、異なる波形を生じさせるため、結果はそれらと矛盾する。