Რა არის გრავიტაციული ტალღა?

ოფიციალური თარიღი გახსნა (აღმოჩენის) გრავიტაციული ტალღების ითვლება February 11, 2016. მას შემდეგ, ვაშინგტონში გამართულ პრესკონფერენციაზე ლიდერებმა თანამშრომლობის Līgo, გაირკვა, რომ მკვლევართა გუნდს წარმატებას პირველად კაცობრიობის ისტორიაში დაფიქსირება ამ მოვლენას.

წინასწარმეტყველების დიდი Einstein

ის ფაქტი, რომ გრავიტაციული ტალღების არსებობს, მიუხედავად იმისა, რომ დასაწყისში გასული საუკუნის (1916) ვარაუდობს, ალბერტ აინშტაინი ჩამოყალიბებული ფარგლებში ზოგადი ფარდობითობის (GR). შეიძლება მხოლოდ მარველის ეშმაკურ შესაძლებლობები ცნობილი ფიზიკოსი, რომელმაც შეძლო, რომ ასეთი შორს მიმავალი დასკვნების მინიმუმ ფაქტობრივი მონაცემები. მათ შორის ბევრი სხვა ფიზიკური მოვლენების იწინასწარმეტყველა, რომ ნაპოვნი დადასტურება მომდევნო საუკუნეში (შენელებისა, რომ დროთა განმავლობაში, ცვლილებები ელექტრომაგნიტური გამოსხივება მიმართულებით გრავიტაციული სფეროებში და ა.შ.) თითქმის აღმოაჩინოს თანდასწრებით ამ ტიპის ტალღა ურთიერთქმედების ორგანოების, ბოლო დრომდე არ იყო შესაძლებელი.

Gravity - ილუზია?

საერთოდ, იმ ფონზე, ფარდობითობის თეორია სიმძიმის ძნელად ძალა. ეს არის შედეგი იმ შეშფოთების ან სიმრუდის სივრცე-დროის კონტინუუმის. კარგი მაგალითი ასახავს ამ პოსტულატს შეიძლება გადაჭიმული ნაჭერი. ქვეშ წონა განთავსებული ზედაპირზე ნაყარი ობიექტი ჩამოყალიბდა არდადეგების. სხვა ობიექტების მოძრაობის ახლოს ამ ანომალიის შეიცვლება ტრაექტორია მათი გადაადგილება, როგორც ეს იყო "მოზიდული". და უფრო დიდი წონა ობიექტი (აღარ დიამეტრი და გამრუდება სიღრმე), უფრო მეტი "მიმზიდველობის". როდესაც იგი გადადის მეტი ქსოვილი, შეგიძლიათ უყუროთ გაჩენის განსხვავებული "ripples".

რაღაც მსგავსი ხდება მსოფლიოში სივრცეში. თუ სწრაფად მოძრავი მყარი ნაწილაკების წყაროა რყევების სიმჭიდროვე სივრცე და დრო. გრავიტაციული ტალღა მნიშვნელოვანი ამპლიტუდის, ჩამოყალიბდა ორგანოები ძალიან დიდი მასები ან როდესაც მართვის დიდი აჩქარება.

ფიზიკური სპეციფიკაციები

ცვლილების დრო-სივრცის მეტრულ გამოვლინდეს ცვლილებები გრავიტაციული სფეროში. ეს ფენომენი ასევე მოუწოდა დრო-სივრცის ripples. გრავიტაციული ტალღა გავლენას ახდენს სხეულის და ობიექტების შეექმნა შევიწროება და გაჭიმვა მათ. Strain თანხა ძალიან მცირე - ბრძანებით 10 ^-21 ორიგინალური ზომა. მთელი სირთულე გამოვლენის ეს მოვლენა არის, რომ მკვლევარებს უნდა ვისწავლოთ თუ როგორ უნდა გავზომოთ და ჩაიწეროს ეს ცვლილებები გამოყენებით შესაბამისი აღჭურვილობა. ძალა გრავიტაციული რადიაციული ასევე ძალიან დაბალი - მთელი მზის სისტემა, ეს არის რამდენიმე კილოვატი.

გამრავლების სიჩქარე გრავიტაციული ტალღების ოდნავ დამოკიდებულია თვისებები ჩატარების საშუალო. რხევის ამპლიტუდა დაშორებით წყარო მცირდება თანდათან, მაგრამ არასოდეს აღწევს ნულოვანი. სიხშირე მდგომარეობს მერყეობს რამდენიმე ათეული ასობით ჰერცი. სიჩქარე გრავიტაციული ტალღების ვარსკვლავთშორის სივრცეში უახლოვდება სინათლის სიჩქარით.

არაპირდაპირი მტკიცებულება

პირველად თეორიული დადასტურება არსებობა გრავიტაციული ტალღების მოახერხა ამერიკელი ასტრონომი Joseph Taylor და რასელ Hulse მისი თანაშემწე 1974 წელს. შესწავლა Universe მეშვეობით ტელესკოპი ობსერვატორიები Arecibo (Puerto Rico), მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ პულსარი PSR B1913 + 16 წარმოადგენს ორობითი სისტემა ნეიტრონული ვარსკვლავები, რომლებიც ირგვლივ საერთო ცენტრი მასობრივი მუდმივი კუთხის გაზომვა (იშვიათ შემთხვევაში). ყოველ წელს მკურნალობის პერიოდში 3.75 საათი თავდაპირველად, შემცირდა 70 ms. ეს მნიშვნელობა შეესაბამება დასკვნებს GTR განტოლებები, რომ პროგნოზირება ზრდა ბრუნვის სიჩქარე ამ სისტემის გამო ენერგიის მოხმარების თაობის გრავიტაციული ტალღების. მოგვიანებით უფრო double pulsars და თეთრი dwarfs მსგავსი ქცევა იპოვეს. რადიო ასტრონომიული D. ტეილორი და R. Hulse ნობელის პრემია ფიზიკის აღმოჩენის ახალ შესაძლებლობებს სწავლობს გრავიტაციული სფეროებში მიენიჭა 1993 წელს.

ქურდობის გრავიტაციული ტალღა

პირველი განცხადება გამოვლენის გრავიტაციული ტალღების მიღებული მერილენდის უნივერსიტეტის მეცნიერი Dzhozefa Vebera (USA) 1969 წელს. ამ მიზნით მან გამოიყენა ორი გრავიტაციული ანტენების საკუთარი დიზაინით, გამოყოფილი მანძილი ორ კილომეტრში. რეზონანსული detector იყო კარგი ვიბრაცია იზოლირებული ცილინდრიანი-foot ნაჭერი ალუმინის, აღჭურვილია piezoelectric transducers მგრძნობიარე. ამპლიტუდა, სავარაუდოდ, ფიქსირებული რყევების Weber გამოდგა მილიონზე მეტი ჯერ უფრო მაღალია, ვიდრე მოსალოდნელი იყო. მცდელობები სხვა მკვლევართა გამოყენებით მსგავსი აღჭურვილობა გავიმეორო "წარმატებას" ამერიკელი ფიზიკოსი დადებითი შედეგი არ გამოიღო. მას შემდეგ, რაც რამდენიმე წლის მუშაობის Weber ამ სფეროში უკვე აღიარებული გადახდისუუნარო, მაგრამ მისცა იმპულსი განვითარების "გრავიტაციული ბუმი" უწოდა ამ სფეროში შესწავლა მრავალ ექსპერტები. სხვათა შორის, Dzhozef ვებერი, სანამ მისი გარდაცვალების დარწმუნებული იყო, რომ მიიღოს გრავიტაციული ტალღების.

გაუმჯობესება მიღება აღჭურვილობა

70-იან წლებში მეცნიერმა ბილ Feyrbank (USA) შეიმუშავა დიზაინი გრავიტაციული ტალღა ანტენა, ცივდება თხევადი ჰელიუმი, გამოყენების SQUIDs - supersensitive magnetometer. არსებული დროს, ტექნიკა არ არის დაშვებული, რომ გამომგონებელი თქვენი პროდუქტის, მიხვდა, რომ "რკინის".

ამ პრინციპის მიხედვით მზადდება Auriga გრავიტაციული დეტექტორი lenyarskoy ეროვნული ლაბორატორიის (პადოვა, იტალია). საფუძველი სტრუქტურა ალუმინის მაგნიუმის ცილინდრიანი და სიგრძე 3 მეტრია და დიამეტრი 0.6 მ. მიმღები ერთეული წონა 2.3 ტონა შეჩერებულია იზოლირებული, დამთავრდება ახლოს აბსოლუტური ნულოვანი ვაკუუმის კამერაში. ფიქსაციის და shake გამოვლენის დამხმარე კილოგრამი რეზონატორი და საზომი სისტემა, რომელიც ეფუძნება კომპიუტერები. აღნიშნული მგრძობიარობა აღჭურვილობა 10 ^-20.

interferometers

საფუძველზე ფუნქციონირების interferometric გრავიტაციული ტალღა დეტექტორები მოიცავს იგივე პრინციპები, რომლებიც გამოიყენება დროს Michelson interferometer. ემიტირებული მიერ წყარო ლაზერის სხივი იყოფა ორ ნაკადს. მას შემდეგ, რაც მრავალჯერადი მოსაზრებები და მოგზაურობის შესახებ shoulders მოწყობილობები ნაკადების შემოკრებილი, და საბოლოო მოსამართლე ჩარევა სურათი დაზარალებული თუ რა თქმა უნდა, სხივები რაიმე დარღვევა (მაგალითად, გრავიტაციული ტალღა). ასეთი მოწყობილობა შექმნა მრავალ ქვეყანაში:

• GEO 600 (Hannover, გერმანია). ხანგრძლივობა ვაკუუმი გვირაბის 600 მეტრია.
• TAMA (Japan) ერთად shoulders 300 მ.
• ქალწული (Pisa, იტალია) - ერთობლივი ფრანკო-იტალიური პროექტი, დაიწყო 2007 წელს სამ კილომეტრიანი გვირაბები.
• Līgo (ამერიკის შეერთებული შტატები, წყნარი ოკეანის სანაპირო), წამყვანი ნადირობის გრავიტაციული ტალღების 2002 წელს.

ბოლო ღირს უფრო დეტალურად.

Līgo Advanced

პროექტი ინიცირებულია მეცნიერთა Massachusetts და კალიფორნიის ტექნოლოგიის ინსტიტუტი. მოყვება ორი ობსერვატორიები გამოყოფილი 3 ათასი. კმ, Louisiana და Washington (ქალაქ Livingston და Hanford) სამი იდენტური interferometers. ხანგრძლივობა მართობს ვაკუუმი გვირაბი 4 ათასი. მეტრი. ეს არის ყველაზე დიდი, რომ დღემდე არსებული მსგავსი სტრუქტურები. 2011 წლამდე, ბევრი მცდელობა გრავიტაციული ტალღების არ შედეგი ვერ გამოიღო. მნიშვნელოვანი ამაღლების (Advanced Līgo) გაიზარდა მგრძობიარობა აღჭურვილობა სპექტრი 300-500 Hz ხუთჯერ აღემატება, და დაბალი სიხშირის რეგიონში (60 Hz) თითქმის ბრძანებით მასშტაბები მიაღწია მნიშვნელობა ასეთი ნანატრი 10 ^-21. განახლებული პროექტი დაიწყო სექტემბერი 2015, და ძალისხმევით ათასზე მეტი თანამშრომელი თანამშრომლობით უკვე დაჯილდოვდა შედეგები.

გრავიტაციული ტალღები გვხვდება

14 სექტემბერი, 2015 მოწინავე Līgo დეტექტორები 7 ms ინტერვალით ჩაწერილი ჩამოდი ჩვენი პლანეტის გრავიტაციული ტალღების ერთი ყველაზე დიდი მოვლენების რომელიც მოხდა პერიფერიებზე დაკვირვებად სამყაროში - შერწყმა ორი დიდი შავი ხვრელების მასების 29 და 36-ჯერ აღემატება მზის მასა. სასამართლო პროცესზე, რომელიც ჩატარდა 1,3 Ga წინ, რამდენიმე წამში გრავიტაციული ტალღა რადიაციული ის დაახლოებით სამი მზის მასა საკითხზე. საწყისი ფიქსირებული სიხშირე გრავიტაციული ტალღების 35 Hz, და მაქსიმალური პიკი ღირებულება დონეზე მიღწეული 250 Hz.

მიღებული შედეგები არაერთხელ დაექვემდებაროს ყოვლისმომცველი ტესტირება და მკურნალობა, ყურადღებით შეწყვიტა ალტერნატიული ინტერპრეტაციების მონაცემები. და ბოლოს, 11 თებერვალს გასულ წელს პირდაპირი გამოვლენის მოვლენაა იწინასწარმეტყველა Einstein, გაირკვა, რომ მსოფლიო საზოგადოებას.

ფაქტების ამსახველ ტიტანური შრომა მკვლევართა: ამპლიტუდა რხევის მკლავი ზომა არის 10 ^-19 m - ეს ღირებულება, როგორც არაერთხელ ნაკლები დიამეტრის ატომის რამდენი აქვს ნაკლებად ფორთოხალი.

სამომავლო პერსპექტივები

ეს აღმოჩენა კიდევ ერთხელ ადასტურებს, რომ ფარდობითობის ზოგადი თეორია - არ არის მხოლოდ კომპლექტი აბსტრაქტული ფორმულები, და სრულიად ახალ სახეს არსი გრავიტაციული ტალღების და სიმძიმის, როგორც მთელი.

In შემდგომი კვლევების, მეცნიერები იმედს, რომ ELSA პროექტი: შექმნა გიგანტური ორბიტაზე interferometer ერთად shoulders დაახლოებით 5 მილიონი კმ, შეუძლია გამოვლენის თუნდაც უმნიშვნელო perturbations გრავიტაციული სფეროებში. აღორძინება ამ მიმართულებით მუშაობა შეუძლია გითხრათ ბევრი ძირითადი ეტაპები განვითარება სამყაროს, პროცესები, დაკვირვების, რომ ტრადიციული ბენდები ძნელია ან შეუძლებელი. ეჭვგარეშეა, რომ შავი ხვრელები, გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც იქნება დაფიქსირებული, რომ მომავალში, ბევრი ლაპარაკია იმაზე, ბუნება.

შესწავლა რელიქტური გრავიტაციული რადიაციული, შეუძლია ლაპარაკი პირველი მომენტები ჩვენი სამყაროს შემდეგ Big Bang, დასჭირდება უფრო მგრძნობიარე სივრცეში ინსტრუმენტები. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. ეს პროექტი არსებობს (Big Bang დამკვირვებელი), მაგრამ მისი განხორციელება, გარანტიები ექსპერტები, შესაძლებელია არა უადრეს 30-40 წლის.