Mis on gravitatsiooniline laine?

Ametlik avapäeva (avastamine) gravitatsioonikiirgus peetakse 11. veebruar 2016. See on siis Washingtonis toimunud pressikonverentsil juhid koostöös LIGO, see oli teada, et meeskonna teadlaste õnnestus esimest korda inimkonna ajaloos määrata see nähtus.

Ettekuulutusi suur Einstein

Asjaolu, et gravitatsioonilaineid olemas, isegi alguses eelmise sajandi (1916) soovitas Albert Einstein formuleerida raames Üldrelatiivsusteooria (GR). Võib ainult imetleda geniaalne võimeid kuulus füüsik, kes suutis teha selliseid kaugeleulatuvaid järeldusi minimaalse tegelikke andmeid. Mitmete teiste füüsikaliste nähtuste ennustanud, et sai kinnitust järgmisel sajandil (aeglustab aja möödudes, muutused elektromagnetilise kiirguse suunas Gravitatsiooniväli jne) Peaaegu olemasolu tuvastamiseks seda tüüpi laine interaktsiooni organid, alles hiljuti ei olnud võimalik.

Gravity - illusioon?

Üldiselt valguses Relatiivsusteooria gravitatsiooni vaevalt jõudu. See on tingitud häiringu või kumerust aegruumi jätkamisele. Hea näide selle illustreerimiseks postulaat võib venitatud riidetükiga. Raskuse all avaldatud pinnale lahtiselt objekti moodustub süvend. Muud objektid liikuma lähedal see anomaalia muutub trajektoori nende liikumist, sest see oli "meelitas". Ja seda suurem on eseme kaalust (enam läbimõõduga ja kumerus sügavus), seda suurem on "tõmbejõud." Kui ta liigub üle kangast, saab vaadata tekkimist erinevate "lainetused".

Midagi sarnast toimub maailmas ruumi. Iga kiiresti liikuvate tahke aine on allikas kõikumisi tihedus ajas ja ruumis. Et raskuskiirendus laine, millel on märkimisväärne amplituudi moodustunud kehade äärmiselt suur mass või sõites suure kiirendusi.

füüsikalised omadused

Kõikumised aegruumi mõõdik avalduvad muutused gravitatsiooniväli. Seda nähtust nimetatakse ka aegruumi laineid. Gravitatsiooniline laine mõjutab keha ja objektide tekkinud pigistada ja venitades neid. Tüvi summa on väga väike - suurusjärgus 10 ^-21 kohta originaalsuuruses. Kogu raskusi avastamise see nähtus on, et teadlased pidid teada, kuidas mõõta ja salvestada need muudatused sobivad seadmed. Võimu gravitatsiooniline kiirgus on ka väga madal - kogu Päikesesüsteemi, on paar kilovatti.

Paljundamiseks kiirust gravitatsioonilainetega sõltuvad natukene omadusi juhtiv keskkond. Võnkumine amplituudiga kaugusel allikast nõrgeneb järk-järgult, kuid mitte kunagi jõuab nullini. Sagedus asub vahemikus mõnekümnest sadu hertz. Kiirus gravitatsioonikiirgus tähtedevahelise keskmise läheneb valguse kiirus.

kaudsed tõendid

Esmakordselt teoreetiline kinnituse olemasolu gravitatsioonikiirgus õnnestus Ameerika astronoom Joseph Taylor ja Russell Hulse tema assistent 1974. Õppimine Universumi kaudu teleskoop observatooriumid Arecibo (Puerto Rico), avastasid uurijad pulsar PSR B1913 + 16 esindavad binaarne süsteem neutron stars, mis pöörlevad ümber ühise massikeskme konstantse nurkkiirusega (harvadel juhtudel). Iga-aastase raviperioodi on 3.75 tundi esialgu vähendatakse 70 ms. See väärtus on kooskõlas järeldustega GTR võrrandeid, mis ennustavad kasvu pöörlemiskiiruse nende süsteemide tõttu energiatarbimise põlvkonna gravitatsioonilainete. Hiljem enam topelt pulsars ja valge pöialpoissi sarnase käitumise leiti. Raadioastronoomia D. Taylor ja R. Hulse Nobeli füüsikapreemia avastamist uusi võimalusi õppimiseks Gravitatsiooniväli pälvis 1993. aastal.

Varastamine gravitatsioonilise laine

Esimene avaldus tuvastada gravitatsioonilainete saadud Marylandi ülikooli teadlane Dzhozefa Vebera (USA) 1969. aastal. Selleks kasutas ta kaks gravitatsiooniline antennid oma disaini, vahekaugus kahe kilomeetri. Resonantne detektor oli hea vibratsiooni isoleerimata silindri jala tükis alumiiniumist, mis on varustatud piesoelektrilisi anduritega tundlikud. Amplituud väidetavalt fikseeritud kõikumised Weber osutunud rohkem kui miljon korda suurem kui oodatud. Püüab teiste uurijate poolt, kasutades sarnaseid varustus korrata "edu" Ameerika füüsik positiivseid tulemusi ei andnud. Pärast paar aastat tööd Weber selles valdkonnas on tunnustatud maksejõuetu, kuid andis tõuke arengule "gravitatsiooniline buum" helistamise eest selles valdkonnas uuring paljud eksperdid. Muide, Dzhozef Veber kuni surmani oli kindlasti võtta gravitatsioonilainete.

Parandamine vastuvõtt seadmed

70s teadlane Bill Feyrbank (USA) on välja töötanud konstruktsioon gravitatsiooniline-laine antenn, jahutatud vedela heeliumi, kasutades ebakalmaarid - supersensitiivset magnetomeeter. Olemasolevad ajal tehnoloogia ei ole lubatud näha leiutaja oma toodet, realiseeritud "metal".

Selle põhimõtte kohaselt on tehtud Auriga gravitatsiooniline detektor lenyarskoy National Laboratory (Padova, Itaalia). Alusel struktuuri alumiinium-magneesium silindri ja pikkusega 3 m ja diameeter 0,6 m. Vastuvõtja massiühiku 2,3 tonni on peatatud isoleeritud, jahutati paigale absoluutse nulli vaakumkambrisse. Fikseerimiseks ja värinat tuvastamiseks täiendava kilogrammi resonaatori ja mõõtesüsteemi põhineb arvutid. Püstitatud seadme tundlikkust 10 ^-20.

interferomeetrid

Alusel toimimist interferomeetrilises gravitatsioonilise laine detektorid ühendatud samade põhimõtete mida kasutatakse hetkel Michelson interferomeetrilised. Allikast eralduva laserkiire jaguneb kaheks voolu. Pärast mitu peegeldusi ja reisimine õlgadele seadmed vood on koondatud uuesti ning lõplik kohtunik häireid pildi mõjutab kui muidugi kiirte häireid (nt gravitatsiooniline laine). Sellised seadmed on loodud paljudes riikides:

• GEO 600 (Hannover, Saksamaa). Pikkus vaakumis tunnel 600 meetrit.
• Tama (Jaapan) koos õlad 300 m.
• VIRGO (Pisa, Itaalia) - ühine Franco-Itaalia projekt, mis käivitati 2007. aastal kolme kilomeetri pikkune tunnelid.
• LIGO (Ameerika Ühendriigid, Pacific Coast), mis viib jahtima gravitatsioonilainetega 2002.

Viimase tasub kaaluda üksikasjalikumalt.

LIGO Täpsem

Projekti algatas teadlased Massachusetts ja California Institute of Technology. Sisaldab kahte observatooriumid eraldatud 3000. Km, Louisiana ja Washington (linna Livingston ja Hanford) kolme identse interferomeetrid. Pikkus risti vaakumi tunneli 4000. Meetrid. See on suurim seni olemasolevate samalaadsete struktuuridega. Kuni aastani 2011 palju katseid Gravitatsioonilainete ei ole andnud mingeid tulemusi. Märkimisväärne ümberehitamise (Advanced LIGO) suurendas seadme tundlikkust vahemikus 300-500 Hz rohkem kui viis korda ning madalsageduslik piirkonnas (kuni 60 Hz) on peaaegu suurusjärgu võrra, jõudes näiteks kadedus 10 ^-21. Värskendatud Projekt algas septembris 2015 ja jõupingutusi üle tuhande töötajad koostöös on premeerida tulemusi.

Gravitatsioonilained leidub

14. september 2015 arenenud LIGO detektorid 7 ms intervalli salvestatud alla tulema meie planeedi gravitatsioonilaineid suurim sündmusi, mis toimusid äärealade Metagalaktika - pea kahe suure musta auku massidega 29 ja 36 korda suurem kui päikese mass. Kohtuprotsessi ajal, mis toimus üle 1,3 Ga tagasi, mõne sekundi gravitatsiooniline kiirgus kulutas umbes kolm Päikese massi asja. Esmane fikseeritud sagedusega gravitatsioonilainetega temperatuuril 35 Hz ja maksimum väärtus taseme saavutamist 250 Hz.

Saadud tulemused olid korduvalt läbinud põhjaliku testimise ja ravi hoolikalt katkestas alternatiivseid tõlgendusi andmeid. Lõpuks 11. veebruaril eelmisel aastal otsest tuvastamist nähtus ennustatud Einstein, see oli teada, et maailma üldsus.

Tegelikult illustreerib Titanic töö teadlased: amplituud võnkumine haru suurus on 10 ^-19 m - see väärtus nii palju kordi väiksem läbimõõt aatomi, kui palju ta on vähem oranž.

tulevikuväljavaated

See avastus kinnitab veelkord, et üldrelatiivsusteooria - ei ole lihtsalt abstraktne valemid ja täiesti uus pilk sisuliselt gravitatsioonilainete ja gravitatsiooni tervikuna.

Edasiste uuringute käigus teadlased on suuri lootusi ELSA projekti: loomise hiiglaslik orbiidi interferomeetri õlad umbes 5 miljonit km, mis suudab tuvastada isegi väikesed häirete Gravitatsiooniväli. Taaselustamine töö selles suunas on võimalik öelda, palju põhilised arengujärgus universumi protsessid, tähelepanek, et traditsiooniliste ansamblid on raske või võimatu. Ei ole kahtlust, et mustad augud, gravitatsioonilainete mis määratakse kindlaks edaspidi, palju rääkida loodusest.

Uuring jäänuk gravitatsiooniline kiirguse, võimalik rääkida esimestest hetkedest meie maailma pärast Suurt Pauku, nõuab rohkem tundlik ruumi vahendeid. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. See projekt on olemas (Big Bang Observer), kuid selle rakendamine, kinnitused eksperdid, on võimalik mitte varem kui 30-40 aastat.