Kas yra gravitacinės bangos?

Oficiali atidarymo data (nustatymas) gravitacinių bangų laikoma vasario 11, 2016 metais. Jis tada vyko Vašingtone spaudos konferencijoje, bendradarbiavimo LIGO lyderiai, buvo paskelbta, kad mokslininkų komanda pavyko pirmą kartą žmonijos istorijoje fiksuoti šį reiškinį.

Didžiosios Einšteinas pranašystės

Tas faktas, kad egzistuoja gravitacinės bangos, net ties praėjusio amžiaus pradžioje (1916) pasiūlė Albert Einstein suformulavo pagal bendrosios reliatyvumo (GR) sistemą. Galima stebėtis tik sumanus gebėjimų garsaus fiziko, kuris galėtų padaryti tokius toli siekiančių išvadų su faktinių duomenų minimumo. Tarp daugelio kitų fizinių reiškinių prognozavo, kad rado patvirtinimą kitame amžiuje (lėtėja laikui bėgant, pokyčiai elektromagnetinės spinduliuotės iš gravitacinių laukų kryptimi, ir tt) Beveik aptikti šio bangų sąveikos organų tipą buvimą, iki šiol tai buvo neįmanoma.

Gravitacija - iliuzija?

Apskritai, šviesos reliatyvumo teorijos gravitacija vargu ar jėga. Tai yra pasekmė iš sutrikdymo ar kreivio erdvės-laiko kontinuumas. Geras pavyzdys iliustruoja šį postulatą gali būti ištemptas skudurėlį. Pagal svorį padėtas ant birių objekto paviršiaus yra suformuota išėma. Kiti objektai judesyje netoli šios anomalijos bus pakeisti savo judėjimo trajektoriją, nes ji buvo "pritraukė". Ir didesnis objekto (ilgiau skersmuo ir kreivumo gylis), tuo didesnė svoris "traukos jėgos." Kai jis juda per audinį, galite žiūrėti į skirtingų "ratilai" atsiradimą.

Kažkas panašaus vyksta pasaulio erdvėje. Bet greitai juda kietas dalykas yra svyravimų šaltinis erdvės ir laiko tankis. Gravitacijos bangų su labai amplitudės, suformuota kūnus su labai dideliais mases ar važiuojant su dideliu pagreičių.

fiziniai duomenys

Svyravimai laiko-erdvės metriką pasireiškia kaip pokyčių gravitacinio lauko. Šis reiškinys yra vadinamas erdvės-laiko ratilai. Gravitacinės bangos paveikia kūną ir objektai susidūrė, nuspaudžiant ir juos tempimui. Deformacijų suma yra labai maža - apie 10 ^-21 pradinio dydžio tvarka. Visa sunkumas aptikti šio reiškinio yra tai, kad tyrėjai turėjo išmokti matuoti ir registruoti šiuos pokyčius per atitinkamą įrangą. Gravitacinės spinduliuotės galia yra labai maža - visą saulės sistemą, tai yra keletas kilovatų.

Dauginimo greitis gravitacinių bangų šiek tiek priklauso nuo laidžios terpę savybių. Virpesių amplitudė su atstumu nuo šaltinio mažėja palaipsniui, bet niekada pasieks nulį. Dažnio yra ribose nuo kelių dešimčių iki kelių šimtų hercų. Gravitacinės bangos į tarpžvaigždinės vidutinis greitis artėja prie šviesos greičio.

netiesioginių įrodymų

Pirmą kartą teorinis patvirtinimas gravitacinių bangų egzistavimą pavyko gauti amerikiečių astronomas Joseph Taylor ir Russell Hulse jo asistentas 1974. Studijavimas Visatą per teleskopą observatorijų Arecibo (Puerto Rikas), mokslininkai atrado PULSAR PSR B1913 + 16, atstovaujančių dvejetainį sistemą neutronų žvaigždes, kurios sukasi aplink bendrą masės centro pastoviu kampiniu greičiu (retas atvejis). Kasmet gydymo laikotarpis yra 3,75 val pradžių sumažinamas iki 70 ms. Ši vertė yra suderinamas su GTR lygtis, kad prognozuoti sukimosi greitis šių sistemų padidinti išvadas dėl energijos suvartojimo dėl gravitacinių bangų kartos. Vėliau daugiau dviviečiai pulsarai ir baltoji nykštukė su panašiu elgesiu buvo rasta. Radijo astronomija D. Taylor ir R. Hulse Nobelio fizikos premija už naujų galimybių studijuoti gravitacinių laukų atradimas buvo apdovanotas 1993 m.

Vagia gravitacinis bangos

Pirmasis teiginys aptikti gravitacinių bangų gavo iš Merilendo universitetas mokslininkas Dzhozefa Vebera (JAV) 1969 m. Šiam tikslui jis naudojamas dviejų gravitacijos antenų savo dizaino atskirtus dviejų kilometrų atstumo. Rezonansinis detektorius buvo geras vibracijos-izoliuotas cilindro pėdų gabalas aliuminio, įrengtas su pjezoelektrinių keitiklių jautrių. Iš tariamai fiksuoto svyravimų Weber amplitudė pasirodė daugiau nei milijoną kartų didesnis, nei tikėtasi. Mėginimai kitų tyrėjų naudojant panašią įrangą pakartoti "Sėkmė" Amerikos fizikas teigiamų rezultatų nedavė. Po kelių metų darbo Weber šioje srityje buvo pripažinta nemokia, tačiau davė impulsą "gravitacinis bumo" kurti šaukimo šiame tyrime daugelio ekspertų srityje. Beje, Dzhozef Veber iki savo mirties buvo tikras imtis gravitacines bangas.

priimamasis įrangos tobulinimas

70s mokslininkas Billas Feyrbank (JAV) sukūrė gravitacinį-bangų antenos dizainą, aušinamas skysčio helio, su squids naudoti - Przewrażliwiony magnetometro. Esami tuo metu ši technologija yra neleidžiama pamatyti savo produktą išradėjas supratau, į "metalo".

Pagal šį principą yra pagamintas Auriga "gravitacinis detektorius į lenyarskoy nacionalinės laboratorijos (Padova, Italija). Pagrindas struktūra aliuminio-magnio cilindro ir 3 metrų ilgio ir 0,6 m skersmens. Imtuvas vieneto svoris 2,3 tonų yra sustabdomas izoliuota, atšaldomas iki šalia absoliutaus nulio vakuuminėje kameroje. Dėl fiksavimo ir kratoma aptikimo pagalbinį kilogramas rezonatorių ir matavimo sistemą remiantis kompiuterius. Nurodytas jautrumas įranga 10 ^-20.

interferometrai

Iš į interferometrinių gravitacinių bangų detektorių veikimo pagrindas įtrauktas tuos pačius principus, kurie yra naudojami tuo Michelson interferometrą. Skleidžiamas lazerio spindulio šaltinis yra padalintas į dvi srautus. Po to, kai kelis atspindžiai ir kelionės ant pečių devices srautų pareikštas kartu vėl, ir galutinis teisėjas trukdžių vaizdas yra pažeidžiamos, jei iš spindulių Žinoma, bet kokia sutrikimą (pvz, gravitacinės bangos). Tokia įranga yra sukurta daugelyje šalių:

• GEO 600 (Hanoveris, Vokietija). Vakuuminio tunelio 600 metrų ilgio.
• TAMA (Japonija) su pečių 300 m.
• Virgo (Piza, Italija) - bendra Prancūzijos ir Italijos projektas, pradėtas 2007 m trijų kilometrų ilgio tunelių.
• LIGO (JAV, Ramiojo vandenyno pakrantė), todėl už gravitacinių bangų medžioklę 2002 metais.

Paskutinis verta apsvarstyti išsamiau.

LIGO Išplėstinė

Projektas buvo inicijuotas mokslininkų Masačiusetso ir Kalifornijos technologijos instituto. Apima dvi observatorijas atskirti 3 tūkstančių. Km, Luizianos ir Vašingtone (miesto Livingston ir Hanford) su trimis identiškais interferometrai. Iš statmena dulkių tunelio ilgis yra 4 tūkstančių. Metrų. Tai didžiausias iki šiol esamas panašias struktūras. Iki 2011 m, daugelis bando aptikti gravitacinių bangų nedavė jokių rezultatų. Didelė modernizavimas (Išplėstinė LIGO) padidino įrangos jautrumą diapazono 300-500 Hz daugiau nei penkis kartus, o žemo dažnio regione (iki 60 Hz) yra beveik dydžio, kad, pasiekus reikšmę, pvz prestižinį 10 ^-21. Atnaujintas projektas buvo pradėtas 2015 rugsėjo, o daugiau nei tūkstantis darbuotojų bendradarbiavimo pastangos buvo apdovanoti rezultatais.

Gravitacijos bangas randama

Rugsėjo 14,, 2015 m pažangios LIGO detektorių 7 ms intervalas įrašytų nusileisti į mūsų planetos gravitacinis bangos iš didžiausių renginių, vykusių ant stebimoje visatoje pakraščiuose - dviejų didelių juodųjų skylių susijungimo su mase 29 ir 36 kartus didesnis, nei saulės masė. teismo, kuris įvyko per 1,3 Ga prieš, per kelias sekundes į gravitacinės bangos spinduliuotės dalelių metu jis praleido apie tris saulės masių klausimu. Pradinio fiksuoto dažnio bangų gravitacinis 35 Hz, o smailės viršūnės vertė lygiu pasiektas 250 Hz.

Gauti ne kartą buvo atliktas naudojant išsamų tyrimo ir gydymo rezultatai, atsargiai nupjauti alternatyvius interpretacijas duomenis. Galiausiai, vasario 11 d Praėjusiais metais tiesioginių aptikimo reiškinio prognozuojama Einšteinas, buvo paskelbta, kad pasaulio bendruomenė.

Tai iliustruojantis Titanikas darbą tyrėjų: iš virpesių rankos dydžio amplitudė yra 10 ^-19 m, - tai vertė, daug kartų mažesnių nei atomo, kiek jam liktų mažiau apelsinų diametro.

ateities perspektyvos

Šis atradimas dar kartą patvirtina, kad bendrosios reliatyvumo teorijos - tai ne tik abstrakčių formulių rinkinys, ir visiškai naujas žvilgsnis į gravitacinių bangų esmė ir svorio kaip visuma.

Be tolesnių tyrimų, mokslininkai dideles viltis dėl ELSA projektą: milžinišką skrieja interferometrą kūrimo su pečių maždaug 5 mln km, galima aptikti net smulkius pasipiktinimas gravitacinių laukų. Aktyvavimas darbą šia kryptimi gali pasakyti daug apie pagrindinius raidos etapus visatos, procesų, pastebėjimas, kad tradicinių juostų sunku arba neįmanoma. Nėra jokių abejonių, kad juodosios skylės, gravitacinės bangos, kuri bus nustatyta ateityje, daug kalbama apie gamtą.

Dėl reliktas gravitacinės radiacijos tyrimo, galėjo kalbėti apie pirmąsias akimirkas mūsų pasaulyje po Didžiojo sprogimo, reikės daugiau jautrių kosminius instrumentus. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Šis projektas egzistuoja (Big Bang stebėtoją), tačiau jos įgyvendinimas, ekspertų garantijos, tai yra įmanoma ne anksčiau kaip 30-40 metų.