Šta je gravitacioni talas?

Službeni datum otvaranja (detekcija) gravitacionog talasa se smatra 11. Februar 2016. Zatim se održati u Washingtonu na konferenciji za novinare, lideri saradnje LIGO, objavljeno je da je tim istraživača uspjeli po prvi put u povijesti čovječanstva da popravi ovaj fenomen.

Proročanstva velikog Einstein

Činjenica da gravitacioni talasi postoje, čak i početkom prošlog stoljeća (1916) je predložio Albert Einstein formuliran u okviru opšteg relativiteta (GR). Može se dive samo na genijalan sposobnosti slavnog fizičara, koji je bio u stanju da takve dalekosežne zaključke sa minimalnim stvarnih podataka. Među mnogim drugim fizičkim fenomenima predviđa da će naći potvrda u narednom veku (usporava protok vremena, promjene elektromagnetskog zračenja u pravcu gravitacionog polja, itd) Gotovo da otkrije prisustvo ove vrste talasa interakcije tijela, do nedavno nije bilo moguće.

Gravitacija - iluzija?

Općenito, u svjetlu teorije relativnosti gravitacije jedva sila. To je posljedica od perturbacije ili zakrivljenost prostor-vremenskog kontinuuma. Dobar primjer za ilustraciju ovaj postulat biti raširena komad tkanine. Pod težinom postavljen na površini od bulk objekta se formira udubljenje. Druge objekte u pokretu u blizini anomalija će promijeniti putanju njihovog kretanja, kao što su "privukao". I što je veća masa objekta (duže promjera i zakrivljenosti dubina), veća je "sila privlačenja." Kada se kreće u odnosu na platno, možete gledati pojavu divergentnih "talasanja".

Nešto slično se događa u svijetu prostoru. Bilo koja brzo kreće čvrste materije je izvor fluktuacija u gustoći prostora i vremena. A gravitacijski val sa značajnim amplitudom, formirana tela sa ekstremno velike mase ili kada se vozi sa velikim ubrzanja.

fizičke specifikacije

Fluktuacije u prostor-vremenu metričkih manifestuju kao promjene u gravitacionom polju. Ovaj fenomen se naziva prostor-vremena žubori. Gravitacioni talas utiče na tijelo i objekte naišao, stiskanje i da ih istezanja. iznos naprezanja su vrlo male - od reda 10 ^-21 u originalnoj veličini. Cijeli teškoća otkrivanja ovog fenomena je da su istraživači morali naučiti kako mjeriti i snimati ove promjene pomoću odgovarajuće opreme. Moć gravitacionog zračenje je također izuzetno niska - za cijeli solarni sistem, to je nekoliko kilovata.

Brzina širenja gravitacionih talasa neznatno ovisi o svojstvima vođenje medija. Amplitude oscilovanja sa udaljenosti od izvora smanjuje postupno, ali nikad dostigne nulu. Frekvencija leži u rasponu od nekoliko desetina do nekoliko stotina herca. Brzina gravitacionih talasa u međuzvezdanog prilazi brzinom svjetlosti.

posredni dokazi

Po prvi put teoretski potvrde o postojanju gravitacionih talasa uspio američki astronom Joseph Taylor i Russell Hulse njegovog pomoćnika u 1974. Proučavajući Universe preko teleskop opservatorija Arecibo (Portoriko), istraživači su otkrili pulsara PSR B1913 + 16 predstavlja binarni sistem neutronskih zvijezda koje rotiraju oko zajedničkog centra mase na konstantnoj ugaone brzine (rijedak slučaj). Svakom periodu godine tretman je 3.75 sati u početku, smanjena na 70 ms. Ova vrijednost je u skladu sa zaključcima GTR jednačina koje predviđaju povećanje brzine rotacije ovih sistema zbog potrošnje energije za proizvodnju gravitacionih talasa. pronađen je kasnije više dvostrukih pulsara i belih patuljaka sa sličnim ponašanjem. Radio astronomija D. Taylor i R. Hulse Nobelovu nagradu za fiziku za otkriće novih mogućnosti studiranja gravitacionog polja je dobio 1993. godine.

Krađa gravitacioni talas

Prva izjava otkrivanja gravitacionih talasa dobila sa University of Maryland naučnik Dzhozefa Vebera (SAD) 1969. godine. Za tu svrhu je koristio dva gravitacionog antene vlastitog dizajna, na rastojanju od dva kilometra. Rezonantna detektor je bila dobra vibracija izoliran cilindar-noga komada aluminijuma, opremljen piezoelektrični pretvarači osjetljivim. Amplituda navodno fiksne fluktuacije Weber pokazao se više od milion puta veći nego što se očekivalo. Pokušaji drugi istraživači koriste slične opreme ponoviti "uspjeh" pozitivnih rezultata američki fizičar nisu dali. Nakon nekoliko godina rada Weber u ovoj oblasti prepoznati su nesolventne, ali je dao poticaj razvoju "gravitacionog bum" za pozivanje u ovoj oblasti proučavanja mnogih stručnjaka. Usput, Dzhozef Veber do svoje smrti bio siguran da gravitacioni talasi.

Poboljšanje opreme prijem

70-ih godina naučnik Bill Feyrbank (SAD) je razvio dizajn gravitacionog talasa antena, hlađen tečnog helijuma, uz korištenje lignje - superosetljivi magnetometar. Postojeće u vrijeme kada tehnologija nije dozvoljeno da vide izumitelj vašeg proizvoda, ostvaren je u "metal".

Prema ovom principu je napravljen Auriga gravitacionim detektor u lenyarskoy National Laboratory (Padova, Italija). Osnova struktura cilindra aluminij-magnezij i dužine od 3 metra i promjera 0,6 m. Prijemnika težine od 2,3 tona je obustavljen u izoliranom, ohladi na blizu apsolutne nule vakuumsku komoru. Za fiksiranje i podrhtavanje otkrivanju pomoćni kilogram rezonator i mjerni sistem baziran na računarima. Navedeni osjetljivost opreme 10 ^-20.

interferometri

Osnova za funkcioniranje interferometrijska detektora gravitacioni talas ugradio istim principima koji se koriste na Michelson interferometar. Emituju izvor laserskog zraka je podijeljena na dvije struje. Nakon višestrukih refleksija i putovanje na ramenima uređajima tokovi okupio ponovo, a konačni sudija smetnje sliku utiče ako je tok zraka nekih smetnji (npr gravitacioni talas). Takva oprema je stvorena u mnogim zemljama:

• GEO 600 (Hannover, Njemačka). Dužina vakuum tunel 600 metara.
• TAMA (Japan) sa ramena na 300 m.
• VIRGO (Pisa, Italija) - zajedničkog francusko-talijanski projekt, koji je pokrenut 2007. godine sa tri kilometra duge tunele.
• LIGO (Sjedinjene Države, Pacific Coast), vodeći lov za gravitacioni talasi u 2002. godini.

Zadnje vrijedi razmotriti u više detalja.

LIGO Advanced

Projekt je pokrenut od strane naučnika sa Instituta za tehnologiju Massachusetts i Kaliforniji. Uključuje dva opservatorija odvojene 3 hiljade. Km, Louisiana i Washington (grad Livingston i Hanford) sa tri identična interferometri. Dužine okomite vakuum tunel je 4 hiljade. Metara. Ovo je najveća da ljubav postojeće slične strukture. Do 2011. godine, mnogo pokušaja da se otkrije gravitacioni talasi nisu dali nikakve rezultate. A značajnog poboljšanja (Advanced LIGO) povećao osjetljivost opreme u rasponu od 300-500 Hz više od pet puta, a na području niskih frekvencija (do 60 Hz) je skoro za red veličine, dostižući vrijednost takvih prestižnu 10 ^-21. Ažurirane Projekat je započeo u rujnu 2015. godine, a naporima više od hiljadu zaposlenih u suradnji je nagrađen sa rezultatima.

Gravitacioni talasi su pronađeni

14 Sep 2015 napredovala LIGO detektori u 7 milisekundi intervalu snimljene svodi na gravitacioni talasi na našoj planeti od najvećih događaja koji su se dogodili na marginama svemiru - spajanje dvije velike crne rupe s masama od 29 i 36 puta veća od solarnih masa. Tokom suđenja, koji se dogodio preko 1.3 Ga dana, u roku od nekoliko sekundi do gravitacionog zračenja je proveo oko tri solarne mase materije. Inicijalna fiksne frekvencije gravitacioni talasi na 35 Hz, a maksimalna vršna vrijednost nivo postignut u 250 Hz.

Dobiveni rezultati su u više navrata izloženi sveobuhvatno testiranje i liječenje, pažljivo odrezati alternativne interpretacije podataka. Konačno, 11. februara prošle godine na direktnu detekciju fenomena predvidjeti Einstein, najavljeno je u svjetsku zajednicu.

Činjenica ilustruje titanski rad istraživača: amplituda oscilacija ruku veličine je 10 ^-19 m - ove vrijednosti kao mnogo puta manji od promjera atoma, koliko on ima manje naranče.

budućnost

Ovo otkriće još jednom potvrđuje da je opšta teorija relativnosti - nije samo skup apstraktnih formula, i potpuno novi pogled na suštinu gravitacionih talasa i težinu u cjelini.

U nastavku istraživanja, naučnici polažu velike nade u ELSA projekta: stvaranje giganta orbiti Interferometar sa ramenima oko 5 miliona km, sposoban za otkrivanje i manjih poremećaja gravitacionog polja. Revitalizacija rada u tom pravcu je u stanju reći mnogo o osnovnim fazama razvoja svemira, procese, zapažanje da u tradicionalnim bendova je teško ili nemoguće. Nema sumnje da crne rupe, gravitacioni talasi, koji će biti fiksna u budućnosti, mnogo govorilo o prirodi.

Za proučavanje relikvija gravitacionog zračenja, u stanju da priča o prvim trenucima našeg svijeta nakon Velikog praska, biće potrebno više osjetljivih prostora instrumenata. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Ovaj projekat postoji (Big Bang Observer), ali je njegova implementacija, uvjeravanja stručnjaka, to je moguće da se ne ranije od 30-40 godina.