Mi a gravitációs hullám?

A hivatalos napját megnyitó (érzékelés) gravitációs hullámok minősül február 11., 2016. Ezután Washingtonban tartott sajtótájékoztatón, a vezetők együttműködési LIGO, bejelentették, hogy a kutatócsoport sikerült először a történelem az emberiség, hogy rögzítse ezt a jelenséget.

A próféciák a nagy Einstein

Az a tény, hogy a gravitációs hullámok léteznek, még az elején a múlt század (1916) javasolta, Albert Einstein fogalmazott keretében az általános relativitáselmélet (GR). Az ember csak megcsodálják a zseniális képességeit a híres fizikus, aki képes arra, hogy ilyen messzemenő következtetéseket minimális tényleges adatokat. A sok egyéb fizikai jelenségeket jósolta, hogy talált megerősítést a következő században (lassul az idő múlása, változások az elektromágneses sugárzás irányába gravitációs mezők, stb) Csaknem jelenlétének kimutatására ilyen típusú hullám kölcsönhatás szervek, egészen a közelmúltig nem volt lehetséges.

Gravity - egy illúzió?

Általában fényében a relativitáselmélet gravitáció alig erő. Ez annak a következménye, a perturbáció vagy görbület a tér-idő kontinuum. Egy jó példája ennek a posztulátum lehet feszített ruhadarab. Súlya alatt elhelyezett egy felületére egy ömlesztett objektum képződik egy mélyedés. Más objektumok mozgása mellett ez az anomália fogja változtatni a pályáját a mozgás, mintha „vonzotta”. És minél nagyobb a tömeg a tárgy (hosszabb átmérő és görbület mélysége), annál nagyobb a „vonzóerő.” Amikor ez az anyag, meg lehet nézni a megjelenése eltérő „hullámai”.

Valami hasonló történik a világban térben. Bármilyen gyorsan mozgó szilárd anyag a forrása ingadozások a sűrűsége térben és időben. A gravitációs hullám jelentős amplitúdójú alakított szervek rendkívül nagy tömegben, vagy vezetés közben nagy gyorsulások.

fizikai adatok

Ingadozások a tér-idő metrikus megmutatkoznak a változások a gravitációs mező. Ez a jelenség is nevezik tér-idő hullámai. Gravitációs hullám hat a testre és a tárgyak ütközött, szorította és nyújtás őket. Strain összeg nagyon kicsi - a sorrendben 10 ^-21 az eredeti méretét. Az egész nehézségét kimutatására ez a jelenség, hogy a kutatók meg kellett tanulniuk, hogyan kell mérni és rögzíteni ezeket a változásokat a megfelelő berendezés segítségével. A hatalom a gravitációs sugárzás is rendkívül alacsony - az egész naprendszert, ez egy pár kilowatt.

A terjedési sebessége a gravitációs hullámok kissé tulajdonságaitól függ a vezető közeget. A rezgés amplitúdója és a forrástól való távolság fokozatosan csökken, de soha nem éri el a nullát. A frekvencia tartományban fekszik több tíz vagy száz hertz. A sebesség a gravitációs hullámok a csillagközi közegben megközelíti a fény sebességét.

közvetett bizonyíték

Ez az első alkalom elméleti megerősítést létezésének gravitációs hullámok sikerült amerikai csillagász Joseph Taylor és Russell Hulse segédje 1974. Tanulás az Univerzum keresztül teleszkóp obszervatóriumok Arecibo (Puerto Rico), a kutatók felfedezték a pulzár PSR B1913 + 16 képviselő bináris rendszer neutroncsillagok, amelyek körül forognak a közös tömegközéppont állandó szögsebességgel (ritka eset). Minden évben kezelés időtartama 3,75 óra kezdetben csökken 70 ms. Ez az érték megfelel a következtetéseket a GTR egyenletek megjósolni a növekedés forgási sebessége ezen rendszerek miatt az energiafelhasználás a generációs gravitációs hullámok. Később több kettős pulzár és fehér törpék egy hasonló viselkedést találtak. Rádiócsillagászat D. Taylor és R. Hulse a fizikai Nobel-díjat az a felfedezés új lehetőségeket tanulmányozza a gravitációs mezők kapta 1993-ban.

Lopás gravitációs hullám

Az első állítás kimutatására gravitációs hullámok kapott a University of Maryland tudós Dzhozefa Vebera (USA) 1969-ben. Erre a célra használta a két gravitációs antennák saját tervezés, távolság választja el egymástól a két kilométer. A rezonáns detektor egy jó rezgés-izolált henger-láb darab alumínium, felszerelt piezoelektromos átalakítók érzékeny. A amplitúdója állítólag fix ingadozások Weber bizonyult több mint egy millió alkalommal magasabb a vártnál. Kísérletek más kutatók hasonló berendezés használatával ismételje meg a „siker” az amerikai fizikus pozitív eredményt nem hoztak. Néhány év elteltével a munka Weber ezen a területen már elismert fizetésképtelen, hanem új lendületet adott a fejlődés „gravitációs boom” hívó ezen a területen a tanulmány számos szakértő. By the way, Dzhozef Veber haláláig volt róla, hogy a gravitációs hullámok.

Javítása vétel gépek

A 70-es években tudós Bill Feyrbank (USA) kifejlesztett egy tervezési gravitációs-hullám antenna, hűtött folyékony hélium, a használata a SQUID - szuperszenzitív magnetométer. Időpontjában meglévő technológiát nem szabad, hogy a feltaláló a terméket, valósul meg a „fém”.

Ezen elv szerint készült Auriga gravitációs érzékelő lenyarskoy National Laboratory (Padova, Olaszország). Az alapja szerkezete alumínium-magnézium henger és a hossza 3 méter, átmérője 0,6 m. A vevőegység 2,3 tonnás szuszpendáljuk egy izolált, hűtjük, közel abszolút nulla vákuumkamrában. A rögzítő és rázza kimutatjuk a kiegészítő kilogramm rezonátor és mérőrendszer alapuló számítógépeken. A megadott érzékenysége a berendezés 10 ^-20.

interferométer

Az alapot a működését interferometrikus gravitációs hullám detektorokkal építeni ugyanazok az elvek, amelyek használják a Michelson interferométer. A forrás által kibocsátott lézersugár van osztva két folyamban továbbítjuk. Miután többszörös visszaverődés és az utazási a vállán eszközök flow összehozzuk újra, és a végső bíró interferencia képet befolyásolja, ha a képzést a sugarak bármilyen zavar (pl gravitációs hullám). Az ilyen berendezés jön létre számos országban:

• GEO 600 (Hannover, Németország). A hossza a vákuum alagút 600 méter.
• TAMA (Japán) vállakkal 300 m.
• Virgo (Pisa, Olaszország) - egy közös francia-olasz projekt 2007-ben indult egy három kilométer hosszú alagút.
• LIGO (Egyesült Államok, Pacific Coast), ami a vadászat gravitációs hullámokat 2002.

Utolsó megfontolásra érdemes részletesebben.

LIGO Advanced

A projekt által kezdeményezett tudósok a Massachusetts és a California Institute of Technology. Tartalmaz két megfigyelő elválasztva 3000. Km, Louisiana és Washington (város Livingston és Hanford) három azonos interferométer. A hossza a merőleges vákuum alagút 4000. M. Ez az eddigi legnagyobb létező hasonló szerkezetek. 2011-ig számos kísérletet felismerni gravitációs hullámok nem hoztak eredményt. Egy jelentős korszerűsítése (Advanced LIGO) megnövekedett az érzékenysége a berendezések tartományban 300-500 Hz több mint öt alkalommal, és a kisfrekvenciás tartományban (legfeljebb 60 Hz) közel egy nagyságrenddel, elérve az ilyen áhított 10 ^-21. A frissített projekt indult 2015. szeptember és az erőfeszítéseket a több mint ezer alkalmazottnak az együttműködés már jutalmazták az eredményeket.

Gravitációs hullámok találhatók

Szeptember 14, 2015 advanced LIGO detektorok 7 ms telt rögzített jött le, hogy a bolygó gravitációs hullámok a legnagyobb események került sor a peremén megfigyelhető univerzum - egyesülés két nagy fekete lyukak tömegének 29 és 36-szor nagyobb, mint a Nap tömegű. A tárgyalás alatt lezajlott több mint 1,3 Ga ezelőtt, a másodpercek kérdése, hogy a gravitációs sugárzás költött körülbelül három naptömeg az anyag. Kezdeti fix frekvencia gravitációs hullámokat 35 Hz-nél, és a maximális csúcs szint értéke elérte a 250 Hz-et.

A kapott eredmények ismételten alá, átfogó vizsgálat és kezelés, óvatosan levágta alternatív értelmezéseket az adatokat. Végül február 11-én az elmúlt évben a közvetlen kimutatására a jelenség által megjósolt Einstein-ben bejelentette, hogy a nemzetközi közösség.

Tény illusztráló titáni kutatók munkáját: az amplitúdó a rezgés karja alapterülete 10 ^-19 m - ez az érték annyiszor kisebb, mint az átmérője egy atom, mennyire kevesebb narancs.

jövőbeli kilátások

Ez a felfedezés ismét megerősíti, hogy az általános relativitáselmélet - nem csak egy sor elméleti képletek, és egy teljesen új pillantást a lényege a gravitációs hullámok és a gravitáció egészére.

További vizsgálatok során a kutatók nagy reményeket fűznek a ELSA projekt: a létrehozása egy hatalmas keringő interferométer váll mintegy 5 millió km, amely képes észlelni akár csekély perturbációira gravitációs mezők. Revitalizáció a munkát ebben az irányban is képes sokat elárulnak az alapvető fejlődési szakaszban az a világegyetem, a folyamatok, a megfigyelés, hogy a hagyományos zenekarok nehéz vagy lehetetlen. Kétségtelen, hogy a fekete lyukak gravitációs hullámok, amelyek rögzítik a jövőben sokat beszélnek a természet.

A tanulmány ereklye gravitációs sugárzás, képes beszélni az első pillanatokban világunk az ősrobbanás után, szükség lesz érzékenyebb helyet eszközöket. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Ez a projekt létezik (Big Bang Observer), de annak végrehajtását, a biztosítékokat a szakértők, hogy lehetséges nem korábban, mint 30-40 éve.