Čo je to gravitačné vlny?

Oficiálny dátum začatia konania (detekcia) gravitačných vĺn je považovaný za 11.02.2016. Potom sa koná vo Washingtone na tlačovej konferencii predstavitelia spolupráce Packaging bolo oznámené, že tím vedcov sa podarilo prvýkrát v histórii ľudstva, ako opraviť tento jav.

Proroctvo veľkého Einstein

Skutočnosť, že gravitačné vlny existujú, a to aj na začiatku minulého storočia (1916) navrhol Albert Einstein formuloval v rámci všeobecnej relativity (GR). Jeden môže obdivovať iba na dômyselné schopnosti známeho fyzika, ktorý bol schopný vykonať také ďalekosiahle závery s minimom skutočných dát. Medzi mnoho ďalších fyzikálnych javov predpovedal, že nájsť potvrdenie v budúcom storočí (spomaľuje priechod času, zmeny elektromagnetického žiarenia v smere gravitačné pole, atď.), Takmer zistiť prítomnosť tohto typu interakcie vlnovej telies, až do nedávnej doby nebolo možné.

Gravity - ilúzia?

Všeobecne platí, že vzhľadom na teórie relativity gravitácie sotva sily. To je dôsledok tejto odchýlky alebo zakrivenie vesmíru časového kontinua. Dobrým príkladom pre ilustráciu tento postulát môže byť natiahnuté kus látky. Podľa hmotnosti umiestnené na povrchu objektu hromadné je vytvorené vybranie. Ostatné objekty v pohybe u tejto anomálie zmení trajektóriu ich pohybu, ako to bolo "priťahoval". A čím väčšia je hmotnosť objektu (dlhší priemer a zakrivenie hĺbka), tým väčšia je "príťažlivá sila." Keď sa pohybuje cez tkaninu, môžete sledovať vznik odlišných "vlnky".

Niečo podobné sa deje vo svetovom priestore. Každá rýchlo pohybuje pevná látka je zdrojom kolísanie hustoty priestoru a času. Gravitačné vlny s významným amplitúdou, vzniknuté subjekty s extrémne veľkými hmôt alebo pri jazde s veľkým zrýchlením.

fyzické špecifikácie

Výkyvy v časopriestorovej metriky prejavujú ako zmeny v gravitačnom poli. Tento jav je tiež nazývaný časopriestoru vlnky. Gravitačné vlny ovplyvňuje telo a objekty sa stretol, stláčanie a ich pretiahnutie. Množstvo kmeňa sú veľmi malé - rádovo 10 ^-21 pôvodnej veľkosti. Celá obtiaž detekciu tohto javu je, že vedci museli naučiť, ako merať a zaznamenávať tieto zmeny pomocou vhodného vybavenia. Sila gravitačné žiarenie je tiež veľmi nízka - pre celej slnečnej sústavy, to je len pár kilowattov.

Rýchlosť šírenia z gravitačných vĺn trochu závisí od vlastností vodivého média. Amplitúda kmitov sa vzdialenosťou od zdroja sa postupne znižuje, ale nikdy dosiahne nulu. Kmitočet leží v rozmedzí od niekoľkých desiatok až stoviek hertzov. Rýchlosť gravitačných vĺn v medzihviezdnom blíži rýchlosti svetla.

nepriame dôkazy

Prvýkrát teoretický potvrdenie existencie gravitačných vĺn sa podarilo získať americký astronóm Joseph Taylor a Russell Hulse jeho asistent v roku 1974. Študujú vesmír pomocou ďalekohľadu observatória Arecibo (Puerto Rico), výskumníci objavili pulzar PSR 1913 + 16 reprezentujúci binárny systém neutrónových hviezd, ktoré rotujú okolo spoločného ťažiska s konštantnou uhlovou rýchlosťou (vzácny prípad). Každá doba rok liečby je 3.75 hodín najprv znížená na 70 ms. Táto hodnota je v súlade so závermi GTR rovníc, ktoré predpovedajú zvýšenie rýchlosti otáčania týchto systémov v dôsledku spotreby energie pre generovanie gravitačných vĺn. Neskôr viac dvojitých pulzary a bieli trpaslíci s podobným správaním bol nájdený. Rádioastronómie D. Taylor a R. Hulse Nobelova cena za fyziku za objav nových možnostiach štúdia gravitačných polí bol udelený v roku 1993.

Krádež gravitačné vlny

Prvý príkaz detekcia gravitačných vĺn prijaté z University of Maryland vedca Dzhozefa Veber (USA) v roku 1969. Na tento účel sa používajú dva gravitačné antén vlastnej konštrukcie, ktoré sú oddelené od seba vzdialené dva kilometre. Rezonančné detektor bol dobrý vibrácií izolované vojne noha kus z hliníka, ktorý je vybavený s piezoelektrickými meničmi citlivé. Amplitúda údajne pevné kolísanie Weber sa ukázal byť viac ako milión krát vyššia, než sa očakávalo. Pokusy inými výskumníkmi, ktoré používajú podobné zariadenia opakovať "úspech" na americký fyzik pozitívne výsledky nepriniesli. Po niekoľkých rokoch práce Webera v tejto oblasti boli uznané v úpadku, ale dala impulz k rozvoju "gravitačné boom" pre volania v tejto oblasti štúdia mnohých odborníkov. Mimochodom, Dzhozef Veber až do svojej smrti bol istý, aby sa gravitačné vlny.

Zlepšenie príjmu zariadenie

V 70. rokoch vedci zákona Feyrbank (USA) vyvinula návrh gravitačné vlny antény, chladené pomocou tekutého hélia, s použitím kalmáre - supersenzitivní magnetometra. Existujúce v čase, keď sa táto technológia nie je dovolené vidieť vynálezca vášho produktu, realizované v "kov".

Podľa tohto princípu je vyrobená Auriga gravitačný detektor lenyarskoy National Laboratory (Padova, Taliansko). Základom konštrukcie vojne hliníka a horčíka a dĺžkou 3 metre a priemerom 0,6 m. Hmotnosť prijímač 2,3 ton sa suspenduje v izolovanej, ochladí sa na blízko absolútnej nule vákuovej komory. Pre fixáciu a chvenie detekčného pomocný kilogram rezonátor a merací systém založený na počítačoch. Uvedená citlivosť zariadenie 10 ^-20.

interferometre

Základom fungovania interferometrické gravitačných detektorov vlnových zahrnuté rovnaké princípy, ktoré sú použité v interferometra. Vyžarovaného zdrojom laserového lúča je rozdelený do dvoch prúdov. Po niekoľkých odrazy a cestovanie na ramenách zariadení tokov dohromady znova, a je ovplyvnený výsledný obraz zásah sudcu, ak je priebeh lúčov akejkoľvek poruchy (napríklad gravitačné vlny). Takéto zariadenie je vytvorený v mnohých krajinách:

• GEO 600 (Hannover, Nemecko). Dĺžka vákuového tunela 600 metrov.
• TAMA (Japonsko) s ramenami u 300 m.
• VIRGO (Pisa, Taliansko) - spoločný francúzsko-taliansky projekt, ktorý sa začal v roku 2007 s tri-kilometra dlhých tuneloch.
• LIGO (Spojené štáty, Pacific Coast), čo vedie pátranie po gravitačných vĺn v roku 2002.

Posledné stojí za zváženie podrobnejšie.

LIGO Advanced

Projekt bol iniciovaný vedci z Massachusetts a California Institute of Technology. Zahŕňa dve observatória oddelené o 3 tis. Km, Louisiana a Washington (mesto Livingston a Hanford) s tromi identickými interferometre. Dĺžka kolmice vákuového tunela 4 tisíc. M. Jedná sa o najväčší doteraz existujúce podobné štruktúry. Až do roku 2011, veľa pokusov na detekciu gravitačných vĺn nepriniesla žiadne výsledky. Podstatná modernizácia (Advanced Packaging) sa zvýšila citlivosť zariadenia v rozmedzí 300-500 Hz viac ako päťkrát, a nízkofrekvenčné regiónu (až do 60 Hz), je takmer o rád, dosahuje hodnoty ako vyhľadávaný 10 ^-21. Aktualizovaný Projekt začal v septembri 2015 a úsilie o viac ako tisíc zamestnancov spolupráce bol odmenený s výsledkami.

Gravitačné vlny sú nájdené

14.září 2015 postúpil Packaging detektory v 7 ms interval zaznamenaných zostúpil do gravitačných vĺn našej planéty z najväčších akcií, ktoré sa konali na okraji pozorovateľného vesmíru - zlúčenie dvoch veľkých čiernych dier s hmotnosťami 29 a 36 krát väčšie, než je slnečné hmoty. Počas procesu, ktorá sa konala v priebehu 1,3 Ga pred, počas niekoľkých sekúnd do gravitačných vĺn vynaložil asi tri solárne masy hmoty. Počiatočná Pevná frekvencia gravitačné vlny pri 35 Hz a maximálna hodnota vrchol úroveň dosiahnuť v 250 Hz.

Získané boli opakovane podrobí komplexné testovanie a liečbe výsledky, opatrne odrezať alternatívne interpretácie dát. A konečne, 11. februára minulého roka na priame detekciu javu predpovedanej Einsteinom, bolo oznámené na svetovom spoločenstve.

Skutočnosť, znázorňujúci titanský prácu výskumníkov: amplitúda kmitov ramena s veľkosťou 10 ^-19 m - táto hodnota ako mnohokrát menší ako priemer atómu, koľko mu zostane oranžovo.

výhľady do budúcnosti

Tento objav opätovne potvrdzuje, že všeobecná teória relativity - nie je len súbor abstraktných formúl, a úplne nový pohľad na podstatu gravitačných vĺn a závažnosti ako celku.

V ďalších štúdiách vedci majú veľké nádeje na projekte ELSA: vytvorenie obrieho obiehajúce interferometra s ramenami asi 5 miliónov kilometrov, ktoré sú schopné detekovať aj drobné poruchami gravitačných polí. Revitalizácia práce v tomto smere je schopný povedať veľa o základných fázach vývoja vesmíru, procesov, zistenie, že v tradičných kapiel je ťažké alebo nemožné. Niet pochýb o tom, že čierne diery, gravitačné vlny, ktoré budú stanovené v budúcnosti, veľa hovorí o prírode.

Pre štúdium reliktné gravitačnej radiácie, ktorá bude schopná hovoriť o prvých okamihoch nášho sveta po Veľkom tresku, bude vyžadovať viac citlivé kozmické prístroje. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Tento projekt existuje (Big Bang Observer), ale jeho realizácia, ubezpečenie odborníkov, je možné, nie skôr ako 30-40 rokov.