Kas ir gravitācijas vilnis?

Oficiālais datums atvēršanas (atklāšanas) un gravitācijas viļņu tiek uzskatīts par 11 februāris 2016. Pēc tam tas notiek Vašingtonā uz preses konferenci, līderi sadarbību Līgo, tika paziņots, ka komanda pētnieku izdevās pirmo reizi cilvēces vēsturē, lai atrisinātu šo fenomenu.

Par pravietojumi lielā Einšteina

Fakts, ka gravitācijas viļņi pastāv, pat sākumā pagājušā gadsimta (1916) ierosināja Alberts Einšteins formulēja ietvaros vispārējā relativitātes (GR). Viens var apbrīno ģeniāls spējām slavenā fiziķa, kas varēja veikt šādus tālejošus secinājumus ar minimālu faktisko datu tikai. Starp daudzas citas fiziskās parādības prognozēja, ka atrasts apstiprinājums nākamajā gadsimtā (palēninot pagājušo laiku, izmaiņas elektromagnētiskā starojuma virzienā gravitācijas lauki, utt) Gandrīz klātbūtnes šāda veida viļņu mijiedarbības struktūras, vēl nesen tas nebija iespējams.

Gravity - ilūzija?

Kopumā, ņemot vērā relativitātes teoriju gravitācijas diez spēku. Tas ir sekas no perturbācija vai izliekuma kosmosa laika kontinuums. Labs piemērs, lai ilustrētu šo postulātu var izstiepts auduma gabalu. Saskaņā ar svara novietots uz virsmas lielapjoma objekts veidojas padziļinājums. Citas objektiem kustībā pie šīs anomālijas mainīs trajektoriju to pārvietošanos, kā tas bija "piesaistīti". Un jo lielāks svars objekta (ilgāk diametrs un izliekuma dziļums) lielāks par "pievilkšanas spēka." Kad tas pārvietojas pa audumu, jūs varat skatīties rašanos atšķirīgas "ripples".

Kaut kas līdzīgs notiek pasaules telpā. Jebkura strauji virzās cieta jautājums ir avots svārstībām blīvuma telpā un laikā. Gravitācijas vilnis ar ievērojamu amplitūdu, veidojas iestādes ar ļoti lielu masu vai braucot ar lielu paātrinājumu.

fizikālās specifikācijas

Svārstības kosmosa laika metrikā izpaužas kā izmaiņas gravitācijas lauka. Šo parādību sauc arī kosmosa laika viļņus. Gravitācijas viļņu ietekmē ķermeni un objektiem radušās, saspiežot un izstiepjot tos. Celma summa ir ļoti maza - par aptuveni 10 ^-21 no sākotnējā lieluma. Visa grūtības atklāšanas Šīs parādības ir tas, ka pētnieki bija uzzināt, kā izmērīt un reģistrēt šīs izmaiņas, izmantojot atbilstošu aprīkojumu. Par gravitācijas starojuma jauda ir ļoti zema - visai Saules sistēmā, tas ir pāris kilovatus.

Pavairošana ātrums gravitācijas viļņi nedaudz atkarīgs īpašībām veic vidē. Svārstības amplitūda ar attālumu no avota pakāpeniski samazinās, bet nekad sasniedz nulli. Biežums ir diapazonā no vairākiem desmitiem līdz simtiem Hertz. Par gravitācijas viļņi starpzvaigžņu vidē ātrums tuvojas gaismas ātrumam.

pierādījumiem,

Pirmo reizi teorētisks apstiprinājums pastāv gravitācijas viļņu izdevās iegūt amerikāņu astronoms Jozefs Teilors un Russell Hulse viņa palīgs 1974. gadā. Studēšana Visumu caur teleskopu observatorijām Arecibo (Puertoriko), pētnieki atklāja PULSAR PSR B1913 + 16 pārstāv bināro sistēmu, neitronu zvaigznes, kas rotē ap kopīgu centru masai nemainīgu leņķisko ātrumu (retos gadījumos). Katru gadu ārstēšanas laiks ir 3,75 stundas sākumā, samazināts līdz 70 ms. Šī vērtība atbilst secinājumiem GTR vienādojumu, kas prognozēt pieaugumu rotācijas ātrumu, kas šo sistēmu, jo enerģijas patēriņu paaudzes gravitācijas viļņi. Vēlāk vēl dubultā pulsars un balto punduri ar līdzīgu uzvedību tika atrasts. Radio astronomija D. Taylor un R. Hulse Nobela prēmiju fizikā par atklājumiem jaunas iespējas studē gravitācijas lauki tika piešķirts 1993. gadā.

Zog gravitācijas vilnis

Pirmais pārskats atklāšanā gravitācijas viļņi saņemti no Merilendas universitātes zinātnieks Dzhozefa Vebera (ASV) 1969. gadā. Šim nolūkam viņš izmanto divus gravitācijas antenas no savas konstrukcijas, atdalītas ar attālumu no diviem kilometriem. Rezonanses detektors bija labi vibrācijas-izolēta cilindrs-foot gabals no alumīnija, kas aprīkoti ar pjezoelektrisko devējos jutīgu. Par, iespējams, fiksētā kursa svārstības Weber amplitūdu izrādījās vairāk nekā miljons reižu lielāks, nekā gaidīts. Mēģinājumi ar citiem pētniekiem, kas izmanto līdzīgas iekārtas atkārtot "panākumiem" no amerikāņu fiziķis pozitīvus rezultātus nav devuši. Pēc pāris gadiem darba Weber šajā jomā, ir atzīts par maksātnespējīgu, bet deva impulsu attīstībai "gravitācijas bums" un aicinot šajā jomā pētījumu daudzu ekspertu. Starp citu, Dzhozef Veber līdz pat viņa nāvei bija pārliecināts, lai gravitācijas viļņus.

Uzlabojot uzņemšanas aprīkojumu

In 70s zinātnieks Bils Feyrbank (ASV) ir izstrādājusi dizainu gravitācijas viļņu antenu, dzesēt ar šķidro hēliju, izmantojot kalmāri - supersensitive magnetometrs. Esošās brīdī tehnoloģija nav atļauts redzēt izgudrotājs jūsu produktu, realizēta ar "metāla".

Saskaņā ar šo principu ir veikts Auriga gravitācijas detektors lenyarskoy National Laboratory (Padova, Itālija). Pamatojoties struktūra alumīnija-magnija cilindru un garums ir 3 m un kuras diametrs ir no 0,6 m. No 2,3 t uztvērējs vienība svars ir piekārts izolēts, atdzesēts līdz pie absolūtā nulle vakuuma kamerā. Fiksāciju un vibrāciju, kas uztver papildu kilogramu rezonatoru un mērīšanas sistēmu, kas balstīta uz datoriem. Norādītā iekārtu jutība 10 ^-20.

interferometri

Pamats funkcionēšanas interferometric gravitācijas viļņu detektoriem iekļauti tie paši principi, kas tiek izmantoti pie Michelson interferometru. Izstaro avots lāzerstaru ir sadalīta divās plūsmās. Pēc tam, kad vairākas pārdomas un ceļojumu uz pleciem ierīces plūsmas tiek apvienotas atkal, un tiek ietekmēts gala tiesnesis iejaukšanās attēlā, ja kurss staru jebkuru traucējumi (piemēram, gravitācijas viļņu). Šāds aprīkojums ir izveidots daudzās valstīs:

• GEO 600 (Hannover, Vācija). No vakuuma tuneļa 600 metru garumu.
• TAMA (Japāna) ar plecu pie 300 m.
• VIRGO (Piza, Itālija) - kopīgs Francijas-Itālijas projekts uzsākts 2007. gadā ar trīs kilometru garos tuneļos.
• LIGO (Amerikas Savienotās Valstis, Pacific Coast), kā rezultātā medības gravitācijas viļņiem 2002. gadā.

Pēdējā vērts padomāt sīkāk.

LIGO Advanced

Projekts tika uzsākts zinātnieki pie Masačūsetsas un Kalifornijas tehnoloģiju institūtā. Ietver divus novērošanas atdalīti ar 3 tūkst. Km, Luiziānas un Vašingtonā (pilsētas Livingston un Hanford) ar trim identiskiem interferometri. No perpendikulāri vakuuma tuneļa garums ir 4 tūkstoši. Skaitītāji. Tas ir lielākais līdz šim esošās līdzīgas struktūras. Līdz 2011. gadam, daudzi mēģinājumi noteikt gravitācijas viļņi nav devuši nekādus rezultātus. Būtisks modernizācija (Advanced LIGO) palielināja jutību iekārtas diapazonā 300-500 Hz vairāk nekā piecas reizes, kā arī zemas frekvences reģionā (līdz 60 Hz), ir gandrīz par kārtu, sasniedzot vērtību, piemēram kāroto 10. ^-21. Atjauninātais projekts tika uzsākts 2015. gada septembrī, un centieni vairāk nekā tūkstoš darbiniekiem sadarbībā tika apbalvoti ar rezultātiem.

Gravitācijas viļņi ir atrodami

14. septembris 2015 progresīvu Līgo detektori 7 ms intervālu reģistrēti nāk uz leju, lai mūsu planētas gravitācijas viļņi no lielākajiem notikumiem nomalē novērojamā visuma - apvienošanu divu lielo melno caurumu ar masu 29 un 36 reizes lielāks nekā Saules masa. tiesas, kas notika vairāk nekā 1,3 Ga atpakaļ, dažu sekunžu laikā, lai gravitācijas viļņu starojums gaitā pavadīja apmēram trīs saules masu jautājumā. Sākotnējās fiksēto frekvenču gravitācijas viļņu at 35 Hz, un maksimālā maksimālajai vērtībai līmeņa sasniegta 250 Hz.

Iegūtie tika atkārtoti pakļautas visaptverošas pārbaudes un ārstēšanu rezultātus, rūpīgi nogrieztu alternatīvas interpretācijas datiem. Visbeidzot, 11. februārī pagājušajā gadā par tiešu atklāšanai fenomena prognozētā Einšteins, tika paziņots par pasaules sabiedrībā.

Faktu ilustrējot titānisks darbs pētnieku: amplitūda svārstību rokas lieluma ir 10 ^-19 m - šī vērtība tik daudz reižu mazākas nekā diametru atoma, cik daudz viņš ir mazāk oranžs.

nākotnes perspektīvas

Šis atklājums vēlreiz apstiprina, ka vispārējās relativitātes teoriju - ir ne tikai kopums abstrakti formulas, un pilnīgi jauns skatījums uz būtības gravitācijas viļņu un smaguma kopumā.

Turpmākos pētījumos zinātnieki ir lielas cerības uz ELSA projektā: izveidei milzu riņķo interferometru ar pleciem aptuveni 5 miljoni kilometru, kas spēj uztvert pat nelielas perturbācijas gravitācijas lauku. Revitalizācija darbu šajā virzienā, spēj pateikt daudz par pamata posmiem attīstības Visumu, procesiem, novērojums, ka tradicionālo joslās ir grūti vai neiespējami. Nav šaubu, ka melnie caurumi, gravitācijas viļņi, kas tiks fiksēti nākotnē, daudz runāts par dabu.

Par pētījuma relikviju gravitācijas starojums, kas spēj runāt par pirmajiem mirkļiem mūsu pasaulē pēc Lielā Sprādziena, prasīs daudz sensitīvo telpu instrumentus. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Šis projekts pastāv (Big Bang novērotājs), bet tā īstenošana, garantijas ekspertu, tas ir iespējams, ne agrāk kā 30-40 gadus.