Hvað er gravitational bylgja?

The opinber dagsetning opnun (greiningu) af gravitational öldurnar er talinn vera 11. febrúar 2016. Það er síðan haldið í Washington á blaðamannafundi, leiðtoga samstarf LIGO var tilkynnt að liðið vísindamanna tók í fyrsta skipti í sögu mannkyns til að festa þetta fyrirbæri.

Spádómar mikla Einstein

Sú staðreynd að gravitational öldurnar eru, jafnvel í byrjun síðustu aldar (1916) lagði Albert Einstein mótuð innan ramma almenna afstæðiskenningin (GR). Maður getur aðeins undur á snjöllum getu fræga eðlisfræðingur, sem var fær um að gera slíkt víðtækar ályktanir með minnst raunverulegum gögnum. Meðal margra annarra líkamlega fyrirbæri spáð að finna staðfestingu á næstu öld (hægja á framrás tíma, breytingar á rafsegulgeislun í átt að gravitational sviðum, osfrv) Næstum greina tilvist þessa tegund af bylgju samspili líkama, þar til nýlega var það ekki hægt.

Gravity - tálsýn?

Almennt, í ljósi afstæðiskenningunni þyngdaraflsins varla afl. Þetta er afleiðing af truflun eða curvature á rúm-tími samfellu. Gott dæmi til að lýsa þessu postulate má strekkt stykki af klút. Undir þyngd sett á yfirborðið á nefndu lausu hlut er mynduð meö gróp. Aðrir hlutir á hreyfingu nálægt þessari frávik mun breyta feril hreyfingu þeirra, eins og það var "dregist". Og þeim mun meiri þyngd á hlut (lengur þvermál og curvature dýpt), því meiri "gildi um aðdráttarafl." Þegar það færist yfir efni, getur þú horft tilkomu ólíkar "gára".

Eitthvað svipað er að gerast í heiminum rými. Allir hratt að færa fast efni er uppspretta sveiflna í þéttleika tíma og rúmi. A gravitational bylgja með umtalsverða amplitude, mynduð líkama með mjög stórum helling eða þegar ekið með miklum hröðun.

líkamleg upplýsingar

Sveiflur í rúm-tíma mælikvarða komið fram sem breytingar á gravitational sviði. Þetta fyrirbæri er einnig kallað rúm-tími gára. Gravitational bylgja hefur áhrif á líkamann og hlutir fundur, kreista og teygja þá. Álag upphæð eru mjög lítil - af stærðargráðunni 10 ^-21 af upprunalegu stærð. Í heild vandi á greiningu á þessu fyrirbæri er sú að vísindamenn þurfti að læra hvernig á að mæla og skrá þessar breytingar með því að nota viðeigandi búnað. The máttur af gravitational geislun er einnig mjög lágt - fyrir öllu sólkerfinu, það er nokkur kilowatts.

Fjölgun hraða á gravitational öldurnar fer örlítið eftir eiginleikum stunda miðli. Sveifluhæð með fjarlægð frá upptökum minnkar smám saman, en aldrei nær núlli. Tíðni liggur á bilinu frá nokkrum tugum til hundruð Hertz. Hraða gravitational öldurnar í geimnum nálgast hraða ljóssins.

sannanir

Í fyrsta skipti fræðilega staðfestingu á tilvist gravitational öldurnar tókst að fá American stjörnufræðingur Joseph Taylor og Russell Hulse aðstoðarmaður hans árið 1974. Rannsaka alheiminn í gegnum sjónauka athugunarstöðvar Arecibo (Puerto Rico), vísindamenn uppgötvað Pulsar PSR B1913 + 16 fulltrúi tvöfaldur kerfi nifteindastjarna sem snúast um sameiginlega massamiðju á föstu hyrndur hraða (sjaldgæft tilfelli). Á hverju ári meðferðartími er 3,75 klukkustundir í upphafi, lækkaður 70 ms. Þetta gildi er í samræmi við niðurstöður af GTR jöfnur sem spá aukningu á hraða snúningi þessara kerfa vegna orkunotkunar um kynslóð gravitational öldurnar. Síðar meira tvöfaldur Tifstjörnur og hvítir dvergar með svipaða hegðun fannst. Radio stjörnufræði D. Taylor og R. Hulse Nóbelsverðlaun í eðlisfræði fyrir uppgötvun nýrra möguleikum í námi gravitational sviðum hlaut árið 1993.

Stela gravitational öldu

Fyrsta yfirlýsing um að greina gravitational öldurnar berast frá University of Maryland vísindamaður Dzhozefa Vebera (USA) árið 1969. Í þessu skyni sem hann notaði tvo gravitational loftnetum eigin hönnun þeirra, aðskilin með fjarlægð tveggja kílómetra. The resonant skynjari var góður titringur-einangraða strokka-fótur stykki af áli, búin með piezoelectric boðbreytum viðkvæm. Amplitude af the sögn föstum sveiflur Weber reyndist vera meira en milljón sinnum hærri en búist var við. Tilraunir öðrum rannsakendum að nota svipaða búnað til að endurtaka "velgengni" í American eðlisfræðinga jákvæðar niðurstöður hafa ekki skilað. Eftir nokkurra ára vinnu Weber á þessu sviði hafa verið viðurkennd gjaldþrota, en gaf hvati til þróunar á "gravitational búmm" til að hringja í þessu sviði rannsóknar margra sérfræðinga. Við the vegur, Dzhozef Veber til dauðadags var viss um að taka gravitational öldurnar.

Bæta móttöku búnaði

Í 70s vísindamaður Bill Feyrbank (USA) hefur þróað hönnun gravitational-bylgju loftnet, kælt með fljótandi helíum, með því að nota Squids - ofurmeðvitaður Segulskynjari. Fyrirliggjandi á þeim tíma sem tæknin er ekki leyft að sjá uppfinningamaður vöruna, áttaði í "metal".

Samkvæmt þessari reglu er gert Auriga gravitational skynjari í lenyarskoy National Laboratory (Padova, Ítalía). Grunnur Uppbygging ál-magnesíum strokka og lengd 3 metrar og þvermál sem er 0,6 m. The móttakara eining þyngd sem nam 2,3 tonn eru hrist upp í einangrað, kæld að náinni alkul lofttæmihólfi. Fyrir upptaka og hrist að nema tengd kíló hermi og mælikerfi sem byggist á tölvum. Yfirlýst næmi búnaðarins 10 ^-20.

interferometers

Grundvöllur að hafa reynst varðandi interferometric Gravitational bylgja skynjari gerð hefur verið felld sömu meginreglum sem eru notuð á þeim Michelson interferometer. Stafar af uppruna leysigeisla er skipt í tvo strauma. Eftir margar hugleiðingar og ferðast á herðar tæki rennur eru leiddir saman aftur, og endanleg dómari truflun mynd er áhrif, ef sjálfsögðu geislum allir truflun (td gravitational bylgja). Slíkur búnaður er til í mörgum löndum:

• GEO 600 (Hannover, Þýskalandi). Lengd á tómarúmi göng 600 metra.
• TAMA (Japan) með öxlum á 300 m.
• Meyja (Pisa, Italy) - sameiginlegt Franco-ítalska verkefni kynntum árið 2007 með þriggja kílómetra löng göng.
• LIGO (United States, Pacific Coast), sem leiðir veiði fyrir gravitational öldurnar árið 2002.

Last virði að íhuga nánar.

LIGO Advanced

Verkefnið hófst af vísindamönnum við Massachusetts og California Institute of Technology. Felur í sér tvö athugunarstöðvar aðskilin með 3 þúsund. Km, Louisiana og Washington (borg Livingston og Hanford) með þremur sams interferometers. Lengd á hornrétt tómarúmi göng er 4 þúsund. Mælir. Þetta er stærsta hingað til eru svipaðar mannvirki. Til 2011, margar tilraunir til að greina gravitational öldurnar hafa ekki skilað neinum árangri. Veruleg uppfærsla (Advanced LIGO) jók næmi búnaðarins á bilinu 300-500 Hz á fleiri en fimm sinnum, og í lág-tíðni svæðinu (allt að 60 Hz) er næstum stærðargráðu, ná gildi þannig eftirsóttu 10 ^-21. Uppfærð Verkefnið hófst í september 2015, og viðleitni meira en þúsund starfsmenn samstarfi hefur verið verðlaunaður með árangurinn.

Gravitational öldurnar finnast

September 14, 2015 háþróaður LIGO skynjari í 7 ms bili skráðar koma niður á gravitational öldurnar plánetunni okkar frá stærstu atburðum sem áttu sér stað á jaðri hins sýnilega alheims - samruna tveggja stórra svarthola með helling af 29 og 36 sinnum meiri en sól massa. Á meðan á réttarhöldunum, sem fram fór á 1.3 Ga síðan á nokkrum sekúndum til gravitational öldu geislun og það var um þrjár sólmassar af efni. Fyrstu fast tíðni Kraftur þyngdaraflsins bylgjur með 35 Hz, og er hámarks verðmæti á því hve mikil að ná í 250 Hz.

Niðurstöðurnar sem fengust voru endurtekið sæta alhliða prófun og meðferð, vandlega skera burt val túlkanir á gögnum. Að lokum, 11. febrúar á síðasta ári á beinni greina fyrirbæri spáð því Einstein var tilkynnt til heimsins samfélag.

Staðreyndin sýnir Titanic vinna vísindamanna: amplitude af oscillation armur stærð er 10 ^-19 m - þetta gildi eins mörgum sinnum minni en þvermál atóms, hversu mikið hann hefur minna appelsína.

framtíðarhorfur

Þessi uppgötvun staðfestir enn og aftur að almenn kenning um afstæðiskenningin - er ekki bara sett af abstrakt formúlur, og alveg nýtt útlit á kjarna gravitational öldurnar og þyngdarafl í heild.

Í frekari rannsóknum, hafa vísindamenn miklar vonir um ELSA verkefnisins: sköpun af a risastór sporbraut interferometer með öxlum um 5 milljónir km, fær um að greina jafnvel minniháttar perturbations af gravitational sviðum. Endurreisn vinnu í þessa átt er hægt að segja mikið um helstu stigum þróun alheimsins, ferlum, athugun að í hefðbundnum hljómsveitum er erfitt eða ómögulegt. Það er enginn vafi á því að svarthol, gravitational öldurnar, sem verður fastur í framtíðinni, mikið rætt um náttúruna.

Til rannsóknar á relic gravitational geislun, fær um að tala um fyrstu augnablikum okkar heimi eftir Miklahvell, mun þurfa fleiri viðkvæm rúm hljóðfæri. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Þetta verkefni er til (Big Bang Observer), en framkvæmd hennar, trygginga sérfræðinga, það er hægt ekki fyrr en 30-40 ára.