Ano ang isang gravitational alon?

Ang opisyal na petsa ng opening (detection) ng gravitational waves ay itinuturing na Pebrero 11, 2016. pagkatapos ito ay gaganapin sa Washington sa press conference, ang mga lider ng pakikipagtulungan ligo, ito ay inihayag na ang koponan ng mga mananaliksik nagtagumpay sa unang pagkakataon sa kasaysayan ng sangkatauhan upang ayusin ito kababalaghan.

Ang mga propesiya ng mga dakilang Einstein

Ang katotohanan na ang gravitational waves umiiral, kahit na sa simula ng huling siglo (1916) iminungkahing Albert Einstein formulated loob ng balangkas ng General Relativity (GR). Ang isa ay maaari lamang namamangha sa mapanlikha kakayahan ng sikat na pisisista, na noon ay magagawang upang gumawa ng napakahalagang mga konklusyon na may isang minimum na ng aktwal na data. Kabilang sa mga maraming iba pang mga pisikal na phenomena hinuhulaan na natagpuan kumpirmasyon sa susunod na siglo (pagbagal down ang pagdaan ng panahon, ang mga pagbabago sa electromagnetic radiation sa direksyon ng gravitational field, atbp) Halos tiktikan ang pagkakaroon ng ganitong uri ng wave pakikipag-ugnayan ng katawan, hanggang sa kamakailan lamang ito ay hindi posible.

Gravity - isang ilusyon?

Sa pangkalahatan, sa liwanag ng teorya ng kapamanggitan gravity para bagang isang puwersa. Ito ay isang kinahinatnan ng pag-aalaala o kurbada ng space-time continuum. Ang isang magandang halimbawa upang ilarawan ito na totoo ay maaaring i-stretch piraso ng tela. Sa ilalim ng bigat na inilagay sa isang ibabaw ng isang bulk bagay ay binuo ng dakong loob. Iba pang mga bagay sa paggalaw na malapit sa kaban ng bayan na ito ay baguhin ang tilapon ng kanilang mga kilusan, tulad ng ito ay "naaakit". At mas malaki ang bigat ng object (mas mahaba diameter at kurbada depth), mas malaki ang "puwersa ng atraksyon." Kapag ito gumagalaw sa ibabaw ng tela, maaari mong panoorin ang paglitaw ng divergent "ripple".

Isang bagay na katulad na ang nangyayari sa space mundo. Ang anumang mabilis na paglipat ng solid matter ay ang pinagmulan ng pagbabago sa density ng space at oras. Ang isang gravitational alon na may isang makabuluhang amplitude, nabuo katawan na may lubos na malalaking masa o kapag nagmamaneho na may mahusay na accelerations.

pisikal na mga pagtutukoy

Pagbabagu-bago sa ang space-time metric ipakilala ang kanilang sarili ng mga pagbabago sa ang gravitational field. pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag din na espasyo-time ripples. Gravitational wave ay nakakaapekto sa katawan at bagay na naranasan, lamuyot at lumalawak ang mga ito. Bumatak na mabuti halaga ay masyadong maliit na - ng pagkakasunud-sunod ng 10 ^-21 ng orihinal na laki. Ang buong kahirapan ng pagtuklas ng mga ito kababalaghan ay na ang mga mananaliksik ay nagkaroon upang malaman kung paano upang sukatin at record ang mga pagbabagong ito gamit ang naaangkop na kagamitan. Ang kapangyarihan ng gravitational radiation ay din lubhang mababa - para sa buong solar system, ito ay isang ilang kilowatts.

Ang pagpapalaganap bilis ng gravitational waves bahagyang depende sa mga katangian ng pagsasagawa ng medium. Ang imbayog amplitude na distansya mula sa pinagmulan nababawasan nang paunti-unti ngunit hindi umabot sa zero. Ang dalas ay namamalagi sa isang hanay mula sa ilang mga sampu-sampung sa daan-daang hertz. Ang bilis ng gravitational waves sa interstellar medium ay nalalapit sa bilis ng liwanag.

madetalye katibayan

Para sa unang pagkakataon ng isang panteorya pagkumpirma ng pag-iral ng gravitational waves pinamamahalaang upang makakuha ng sa American astronomer Joseph Taylor at Russell Hulse kanyang assistant sa 1974. Pag-aaral Uniberso sa pamamagitan ng teleskopyo obserbatoryong Arecibo (Puerto Rico), mga mananaliksik natuklasan ang pulsar PSR B1913 + 16 na kumakatawan sa isang binary system ng bituing neutron na paiikutin sa paligid ng isang karaniwang sentro ng masa sa isang pare-pareho ang angular tulin (bihirang kaso). Tuwing panahon ng taon ng paggamot ay 3.75 na oras sa una, nabawasan sa 70 ms. Ang halagang ito ay pare-pareho sa mga konklusyon ng GTR equation na mahulaan ang pagtaas sa bilis ng pag-ikot ng mga sistema dahil sa ang enerhiya consumption para sa mga henerasyon ng gravitational waves. Mamaya pa double pulsar at puti dwarfs na may isang katulad na pag-uugali ay natagpuan. Radio astronomy D. Taylor at R. Hulse ang Nobel Prize sa Physics para sa pagtuklas ng mga bagong posibilidad ng pag-aaral gravitational field ay iginawad noong 1993.

Pagnanakaw gravitational alon

Ang unang pahayag ng pag-detect ng gravitational waves na natanggap mula sa University of Maryland scientist Dzhozefa Vebera (USA) noong 1969. Para sa layuning ito ginamit niya ang dalawang gravitational antennas ng kanilang sariling mga disenyo, na pinaghihiwalay ng isang distansya ng dalawang kilometro. Ang malagong detector ay isang mahusay na panginginig ng boses-ihiwalay cylinder-foot piraso ng aluminum, nilagyan ng piezoelectric transducers sensitive. Ang malawak ng di-umano'y nakapirming pagbabago-bago Weber pinatunayan na maging mas mababa sa isang milyong beses mas mataas kaysa sa inaasahan. Pagtatangka ng iba pang mga mananaliksik na gumagamit nang parehong kagamitan upang ulitin ang "tagumpay" ng mga Amerikano pisisista positibong resulta ay hindi yielded. Pagkatapos ng ilang mga taon ng trabaho Weber sa lugar na ito ay nai-kinikilala bagsak ang negosyo, ngunit ibinigay puwersa sa pag-unlad ng "gravitational boom" sa pagtawag sa lugar na ito ng pag-aaral ng maraming mga eksperto. Siya nga pala, Dzhozef Veber hanggang sa kanyang kamatayan ay sigurado na tumagal ng gravitational waves.

Pagpapabuti sa reception kagamitan

Sa 70s scientist Bill Feyrbank (USA) ay bumuo ng isang disenyo ng gravitational-alon antena, cooled sa pamamagitan ng likidong helium, na may ang paggamit ng Pusit - supersensitive magnetometer. Umiiral na sa panahon ang teknolohiya ay hindi pinahihintulutan upang makita ang mga mangangatha ng iyong produkto, natanto sa "metal".

Ayon sa prinsipyo na ito ay ginawa Auriga ang gravitational detector sa lenyarskoy Pambansang Laboratory (Padova, Italy). Ang batayan istraktura ng aluminyo-magnesiyo silindro at isang haba ng 3 metro at lapad na 0.6 m. Ang receiver unit bigat ng 2.3 tonelada ay suspendido sa isang nakahiwalay na, cooled sa malapit sa absolute zero vacuum kamara. Para pagkapirmi at shake paghanap ng auxiliary kilo risoneytor at isang panukat na system na batay sa mga computer. Ang nakasaad pagiging sensitibo ng ang kagamitan 10 ^-20.

interferometers

Ang batayan ng ang gumagana ng interferometric gravitational alon detektor isinasama ang parehong prinsipyo na ginagamit sa Michelson interferometer. Napalabas ng pinagmulan ng mga laser beam ay nahahati sa dalawang mga stream. Pagkatapos ng maramihang mga reflection at travel sa mga balikat device daloy ay dinadala sama-sama muli, at ang pangwakas na hukom pagkagambala imahe ay apektado kung ang kurso ng rays anumang gulo (eg, gravitational alon). Ang nasabing equipment ay nilikha sa maraming mga bansa:

• GEO 600 (Hannover, Germany). Ang haba ng vacuum tunnel 600 metro.
• TAMA (Japan) na may mga balikat sa 300 m.
• VIRGO (Pisa, Italy) - isang joint Franco-Italyano proyekto, inilunsad noong 2007 na may isang tatlong-kilometro ang haba tunnels.
• Ligo (Estados Unidos, Pacific Coast), na humahantong ang pangangaso para sa gravitational waves sa 2002.

Huling nagkakahalaga ng isinasaalang-alang nang mas detalyado.

ligo Advanced

Ang proyekto ay sinimulan sa pamamagitan ng siyentipiko sa Massachusetts at California Institute of Technology. May kasamang dalawang obserbatoryong pinaghiwalay sa pamamagitan ng 3 libo. Km, Louisiana at Washington (city of Livingston at Hanford) na may tatlong mga magkakahawig na interferometers. Ang haba ng patayo vacuum tunnel ay 4 libo. Metro. Ito ang pinakamalaking na makipagtipan umiiral katulad na istruktura. Hanggang 2011, maraming mga pagtatangka upang tuklasin gravitational waves ay hindi yielded anumang mga resulta. Ang isang makabuluhang pag-upgrade (Advanced ligo) nadagdagan ang pagiging sensitibo ng ang mga kagamitan sa hanay ng 300-500 Hz higit sa limang beses, at sa mga mababang-dalas rehiyon (hanggang sa 60 Hz) ay halos isang order ng magnitude, na umaabot ang halaga ng naturang coveted 10 ^-21. Ang na-update na proyekto na nagsimula noong Setyembre 2015, at ang mga pagsisikap ng higit sa isang libong mga empleyado ng pakikipagtulungan ay gagantimpalaan ng mga resulta.

Gravitational waves ay matatagpuan

Septiyembre 14, 2015 advanced ligo detectors sa 7 ms interval naitala bumaba sa gravitational waves ating planeta mula sa mga pinakamalaking mga kaganapan na naganap sa fringes ng kapansin-pansin uniberso - isang pagsama-sama ng dalawang malaking black hole na may masa ng 29 at 36 beses na mas malaki kaysa sa solar masa. Sa panahon ng pagsubok, na kung saan kinuha lugar sa paglipas 1.3 Ga nakalipas, sa isang bagay na ng mga segundo sa gravitational alon radiation ito na ginugol tungkol sa tatlong solar masa ng bagay na ito. Paunang fixed frequency gravitational waves sa 35 Hz, at ang pinakamataas na peak na halaga ng ang antas ng naabot sa 250 Hz.

Ang mga resulta na nakuha ay paulit-ulit na sumailalim sa komprehensibong pagsusuri at paggamot, maingat na i-cut-off ang alternatibong pagpapakahulugan ng mga data. Sa wakas, sa Pebrero 11 noong nakaraang taon sa direct detection ng phenomenon na hinulaang sa pamamagitan ng Einstein, ito ay inihayag sa komunidad mundo.

Fact paglalarawan ng isang gahigante gawain ng mga mananaliksik: ang amplitude ng osilasyon bisig ng ang laki ay 10 ^-19 m - ang halaga na ito nang maraming beses na mas maliit kaysa sa diameter ng isang atom, kung magkano siya ay may mas kaunting orange.

hinaharap prospects

Pagkatuklas na ito ay isang beses muli Kinukumpirma na ang pangkalahatang teorya ng kapamanggitan - ay hindi lamang isang hanay ng mga abstract na mga formula, at isang ganap na bagong hitsura sa ang kakanyahan ng gravitational waves at gravity bilang isang buo.

Sa karagdagang pag-aaral, siyentipiko ay may mataas na pag-asa sa proyekto ELSA: ang paglikha ng isang higanteng nag-oorbit interferometer sa balikat tungkol sa 5 milyong km, na may kakayahang pag-detect kahit na menor de edad perturbations ng gravitational field. Revitalization ng gawa sa direksyong ito ay magagawang upang sabihin ng maraming tungkol sa mga pangunahing yugto ng pag-unlad ng uniberso, ang mga proseso, ang pagmamasid na sa tradisyonal na banda ay mahirap o imposible. Walang duda na ang black hole, gravitational waves, na kung saan ay maaayos sa hinaharap, marami makipag-usap tungkol sa kalikasan.

Para sa pag-aaral ng mga banal na alaala gravitational radiation, magagawang upang makipag-usap tungkol sa mga unang sandali ng ating mundo makalipas ang Big Bang, ay nangangailangan ng mas sensitibong space instrumento. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Ang proyektong ito ay umiiral (Big Bang Observer), ngunit nito pagpapatupad, ang assurances ng mga eksperto, ito ay posible na hindi mas maaga kaysa sa 30-40 taon.