Apa yang gelombang graviti?

Tarikh rasmi pembukaan (pengesanan) gelombang graviti dianggap sebagai 11 Februari 2016. Ia kemudian diadakan di Washington pada sidang akhbar itu, pemimpin-pemimpin kerjasama LIGO, telah diumumkan bahawa pasukan penyelidik berjaya buat kali pertama dalam sejarah manusia untuk menetapkan fenomena ini.

Nubuatan-nubuatan daripada Einstein hebat

Hakikat bahawa gelombang graviti wujud, walaupun pada awal abad yang lalu (1916) mencadangkan Albert Einstein dirumuskan dalam rangka Asas Relatif (GR). Kita hanya boleh kagum dengan kebolehan bijak fizik yang terkenal, yang mampu untuk membuat apa-apa kesimpulan yang meluas dengan sekurang-kurangnya data yang sebenar. Antara banyak fenomena fizikal yang lain meramalkan bahawa pengesahan dijumpai di dalam abad yang akan datang (melambatkan peredaran masa, perubahan dalam sinaran elektromagnet ke arah bidang graviti, dan lain-lain) Hampir mengesan kehadiran jenis gelombang interaksi badan, sehingga baru-baru ini tidak mungkin.

Gravity - ilusi?

Secara umumnya, dalam cahaya teori relativiti graviti tidak daya. Ini adalah akibat daripada gangguan atau kelengkungan ruang-masa kontinum. Satu contoh yang baik untuk menggambarkan postulat ini boleh menghulurkan sehelai kain. Di bawah berat diletakkan di atas permukaan objek pukal terbentuk rehat a. objek lain dalam gerakan berhampiran kesilapan ini akan mengubah trajektori pergerakan mereka, kerana ia telah "menarik". Dan yang lebih besar berat objek (lebih panjang diameter dan kelengkungan mendalam), lebih besar "kuasa tarikan." Apabila ia bergerak ke atas kain, anda boleh menonton kemunculan berbeza "riak".

Sesuatu yang serupa yang sedang berlaku di ruang dunia. Apa-apa perkara pepejal cepat bergerak adalah sumber turun naik ketumpatan ruang dan masa. Satu gelombang graviti dengan amplitud yang besar, membentuk badan dengan orang-ramai yang sangat besar atau ketika memandu dengan pecutan yang besar.

spesifikasi fizikal

Turun naik dalam ruang-masa metrik nyata diri mereka sebagai perubahan dalam bidang graviti. Fenomena ini juga dikenali sebagai riak ruang-masa. gelombang graviti memberi kesan kepada badan dan objek yang dihadapi, memerah dan regangan mereka. jumlah terikan adalah sangat kecil - perintah 10 ^-21 saiz asal. Kesukaran keseluruhan mengesan fenomena ini adalah bahawa para penyelidik terpaksa belajar bagaimana untuk mengukur dan merekodkan perubahan ini menggunakan peralatan yang sesuai. Kuasa sinaran graviti juga amat rendah - untuk keseluruhan sistem solar, ia adalah satu kilowatt beberapa.

Kelajuan perambatan gelombang graviti sedikit bergantung kepada sifat-sifat sederhana yang menjalankan. Ayunan amplitud dengan jarak dari sumber berkurangan secara beransur-ansur tetapi tidak pernah mencapai sifar. kekerapan terletak pada pelbagai dari beberapa puluhan ke ratusan hertz. Kelajuan gelombang graviti dalam medium antara bintang menghampiri kelajuan cahaya.

keterangan mengikut keadaan

Buat kali pertama pengesahan teori kewujudan gelombang graviti berjaya mendapatkan ahli astronomi Amerika Joseph Taylor dan Russell Hulse pembantunya pada tahun 1974. Mengkaji Universe melalui teleskop balai cerap Arecibo (Puerto Rico), penyelidik mendapati pulsar PSR B1913 + 16 mewakili sistem binari bintang neutron yang berputar di sekitar pusat biasa jisim dengan halaju sudut malar (kes yang jarang berlaku). Setiap tempoh rawatan tahun adalah 3.75 jam mulanya, dikurangkan kepada 70 ms. Nilai ini adalah selaras dengan kesimpulan persamaan GTR yang meramalkan peningkatan dalam kelajuan putaran sistem tersebut yang disebabkan oleh penggunaan tenaga bagi penjanaan gelombang graviti. Kemudian lebih pulsar double dan kerdil putih dengan tingkah laku yang sama ditemui. Radio astronomi D. Taylor dan R. Hulse Hadiah Nobel dalam Fizik bagi penemuan kemungkinan baru belajar bidang graviti telah dianugerahkan pada tahun 1993.

Mencuri gelombang graviti

Kenyataan pertama mengesan gelombang graviti yang diterima daripada University of Maryland saintis Dzhozefa Vebera (Amerika Syarikat) pada tahun 1969. Untuk tujuan ini dia menggunakan dua antena graviti reka bentuk mereka sendiri, dipisahkan oleh jarak dua kilometer. Pengesan salunan adalah sekeping yang baik getaran diasingkan silinder kaki aluminium, dilengkapi dengan transduser piezoelektrik sensitif. Amplitud turun naik Weber didakwa tetap terbukti lebih daripada satu juta kali lebih tinggi daripada yang dijangkakan. Percubaan oleh penyelidik lain yang menggunakan peralatan yang sama untuk mengulangi "kejayaan" keputusan positif fizik Amerika tidak membuahkan. Selepas beberapa tahun kerja Weber di kawasan ini telah diiktiraf muflis, tetapi memberi dorongan kepada pembangunan "ledakan graviti" untuk memanggil di kawasan ini kajian ramai pakar. Dengan cara ini, Dzhozef Veber sehingga kematiannya pasti untuk mengambil gelombang graviti.

Memperbaiki peralatan penerimaan

Dalam tahun 70-an saintis Rang Undang-Undang Feyrbank (USA) telah membangunkan reka bentuk graviti gelombang antena, disejukkan oleh helium cecair, dengan penggunaan sotong - magnetometer supersensitive. Wujud pada masa itu teknologi itu tidak dibenarkan untuk melihat pencipta produk anda, menyedari dalam "logam".

Menurut prinsip ini dibuat Auriga pengesan graviti di lenyarskoy National Laboratory (Padova, Itali). Struktur asas aluminium-magnesium silinder dan panjang 3 meter dan diameter 0.6 m. Berat unit penerima sebanyak 2.3 tan digantung dalam terpencil, disejukkan kepada hampir mutlak ruang sifar vakum. Untuk penetapan dan shake mengesan resonator kilogram tambahan dan sistem pengukur berdasarkan komputer. Kepekaan dinyatakan peralatan 10 ^-20.

interferometers

Asas fungsi pengesan gelombang graviti Interferometric diperbadankan prinsip yang sama yang digunakan di interferometer Michelson itu. Dipancarkan oleh sumber pancaran laser dibahagikan kepada dua aliran. Selepas beberapa pantulan dan perjalanan ke atas aliran peranti bahu dibawa bersama-sama sekali lagi, dan imej hakim gangguan akhir terjejas jika perjalanan sinar apa-apa gangguan (contohnya, gelombang graviti). Peralatan tersebut dicipta di banyak negara:

• GEO 600 (Hannover, Jerman). Panjang terowong vakum 600 meter.
• TAMA (Jepun) dengan bahu pada 300 m.
• VIRGO (Pisa, Italy) - bersama projek Perancis-Itali, yang dilancarkan pada 2007 dengan tiga kilometer terowong yang panjang.
• LIGO (United States, Pacific Coast), yang membawa memburu gelombang graviti pada tahun 2002.

Lepas bernilai mengingati dengan lebih terperinci.

LIGO Advanced

Projek ini telah dimulakan oleh saintis di Massachusetts dan California Institute of Technology. Termasuk dua balai cerap dipisahkan oleh 3 ribu. Km, Louisiana dan Washington (bandar Livingston dan Hanford) dengan tiga interferometers serupa. Panjang terowong vakum serenjang adalah 4 ribu. Meter. Ini adalah yang terbesar temu struktur yang serupa yang sedia ada. Sehingga 2011, banyak percubaan untuk mengesan gelombang graviti tidak membuahkan sebarang hasil. A menaik taraf besar (Advanced LIGO) meningkat sensitiviti peralatan di Hz pelbagai 300-500 lebih daripada lima kali, dan di rantau frekuensi rendah (sehingga 60 Hz) hampir suatu perintah magnitud, mencapai apa-apa nilai didambakan 10 ^-21. Projek dikemaskini bermula pada September 2015, dan usaha-usaha lebih daripada seribu pekerja kerjasama itu telah dibalas dengan keputusan.

gelombang graviti ditemui

September 14, 2015 maju Pengesan LIGO di 7 ms selang dicatatkan turun kepada gelombang graviti planet kita dari peristiwa-peristiwa besar yang berlaku di pinggir alam semesta diperhatikan - penggabungan dua lubang hitam besar dengan ramai 29 dan 36 kali lebih besar daripada jisim solar. Semasa perbicaraan, yang berlaku lebih 1.3 Ga lalu, dalam masa beberapa saat untuk radiasi gelombang graviti itu membelanjakan kira-kira tiga jisim suria jirim. Awal tetap kekerapan gelombang graviti pada 35 Hz, dan nilai puncak maksimum tahap yang dicapai pada 250 Hz.

Keputusan yang diperolehi telah berulang kali tertakluk kepada ujian dan rawatan komprehensif, berhati-hati memotong tafsiran alternatif data. Akhirnya, pada 11 Februari tahun lepas kepada pengesanan langsung fenomena yang diramalkan oleh Einstein, telah diumumkan kepada masyarakat dunia.

Fakta menggambarkan kerja titanic penyelidik: amplitud lengan ayunan saiz adalah 10 ^-19 m - nilai ini seberapa banyak kali lebih kecil daripada diameter atom, berapa banyak dia mempunyai kurang oren.

prospek masa depan

Penemuan ini sekali lagi mengesahkan bahawa teori umum relativiti - bukan sahaja satu set formula abstrak, dan rupa yang baru di intipati gelombang graviti dan graviti secara keseluruhannya.

Dalam kajian lanjut, ahli-ahli sains mempunyai harapan yang tinggi kepada projek ELSA yang: penciptaan yang interferometer mengorbit gergasi dengan bahu kira-kira 5 juta km, mampu mengesan walaupun pengusikan kecil medan graviti. Revitalization kerja ke arah ini adalah dapat memberitahu banyak tentang peringkat asas pembangunan alam semesta, proses, pemerhatian bahawa dalam band tradisional adalah sukar atau mustahil. Tidak ada keraguan lubang yang hitam, gelombang graviti, yang akan ditetapkan pada masa depan, banyak bercakap tentang alam semula jadi.

Untuk kajian sinaran graviti relik, dapat bercakap mengenai detik-detik pertama dunia kita selepas Big Bang, akan memerlukan instrumen ruang lebih sensitif. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Projek ini wujud (Big Bang Observer), tetapi pelaksanaan, yang jaminan daripada pakar-pakar, ia adalah mungkin tidak lebih awal daripada 30-40 tahun.