Wat is in gravitasjonele weach?

De offisjele datum fan opening (opspoaren) fan gravitasjonele weagen wurdt beskôge as February 11, 2016. It wurdt dan holden yn Washington op de parsekonferinsje, de lieders fan gearwurking ligo, waard bekend makke dat de ploech fan ûndersikers slagge foar de earste kear yn de skiednis fan it minskdom te reparearjen dit fenomeen.

De profetieën fan de grutte Einstein

It feit dat gravitasjonele weagen bestean, ek oan it begjin fan de foarige ieu (1916) suggested Albert Einstein formulearre binnen it ramt fan de Algemiene Relativity (GR). Men kin allinne fernuverje de fernimstige kapasiteiten fan 'e ferneamde natuerkundige, dy't koe meitsje sokke fiergeande konklúzjes mei in minimum fan feitlike gegevens. Under de protte oare fysike ferskynsels foarsei dat fûn befêstiging yn de folgjende ieu (fertraging de passaazje fan de tiid, feroarings yn elektromagnetyske strieling yn 'e rjochting fan gravitasjonele fjilden, ensfh) Hast ûntdekke de oanwêzigens fan dit type wave ynteraksje fan lichems, oant koartlyn it wie net mooglik.

Gravity - in mislieding?

Überhaupt, yn it ljocht fan 'e relativiteitsteory swiertekrêft hast in krêft. Dit is in gefolch fan it perturbation of curvature fan de romte-tiid Continuum. In goede foarbyld te yllustrearjen dit postulate meie wurde spand stik doek. Under it gewicht pleatst op in oerflak fan in bulk foarwerp wurdt foarme in recess. Oare objekten yn beweging by dit anomaly sil feroarje it trajekt fan harren beweging, om sa te sizzen 'oanlutsen ". En hoe grutter it gewicht fan it foarwerp (langer diameter en curvature djipte), it grutter de "krêft fan 'e attraksje." As it beweecht oer de stof, kinne jo watch de opkomst fan divergent "Ripples".

Wat ek bart yn de wrâld romte. Any hurd moving bêst matearje is de boarne fan fluktuaasjes yn 'e tichtens fan romte en tiid. In gravitasjonele weach mei in wichtige amplitude, foarme liven mei ekstreem grutte massa of as it riden mei in grutte accelerations.

fysike spesifikaasjes

Fluktuaasjes yn de romte-tiid Metryske manifestearjen harsels as feroaringen yn 'e gravitasjonele fjild. Dit ferskynsel wurdt ek neamd romte-tiid Ripples. Gravitasjonele weach beynfloedet it lichem en foarwurpen tsjinkaam, squeezing en stretching se. Strain bedrach binne hiel lyts - fan 'e oarder fan 10 ^-21 fan de oarspronklike grutte. De hiele swierrichheid en opspoaren fan dit ferskynsel is dat de ûndersikers moasten leare hoe't te mjitten en opnimme dizze wizigingen mei help fan it passend apparatuer. De krêft fan gravitasjonele strieling is ek ekstreem lege - foar it hiele sinnestelsel, it is in pear kilowatt.

De fuortplanting fluggens fan de gravitasjonele golven in bytsje ôfhinklik fan 'e eigenskippen fan' e útfieren medium. De oscillation amplitude mei ôfstân fan de boarne nimt ôf stadichoan mar nea rikt nul. De frekwinsje leit yn in berik fan ferskate tsientallen oan hûnderten Hertz. De snelheid fan gravitasjonele weagen yn de ynterstellêr medium komt de snelheid fan it ljocht.

circumstantial bewiis

Foar it earst in teoretyske befêstiging fan it bestean fan gravitasjonele weagen slagge om it Amerikaansk astronoom Joseph Taylor en Russell Hülse syn assistint yn 1974. It bestudearjen fan de Universe fia teleskoop stjerrewachten Arecibo (Puerto Riko), ûndersikers ûntdutsen de Pulsar PSR B1913 + 16 foar in binêr systeem fan neutron stjerren dy't draaie om in mienskiplike sintrum fan massa op in konstante angular Velocity (seldsume gefal). Alle jierren behanneling perioade is 3.75 oere yn earste ynstânsje, werombrocht nei 70 ms. Dizze wearde is oerien mei de konklúzjes fan 'e GTR fergelikingen dy't foarsizze it tanimmen fan snelheid fan rotaasje fan dy systemen as gefolch fan it enerzjy ferbrûk foar de generaasje fan gravitasjonele weagen. Letter mear dûbele pulsars en wite dwarfs mei in ferlykbere gedrach waard fûn. Radioastronomy D. Taylor en R. Hülse de Nobelpriis foar de Natuerkunde foar de ûntdekking fan de nije mooglikheden fan stúdzje gravitasjonele fjilden waard útrikt yn 1993.

Stealing gravitasjonele wave

De earste ferklearring fan detecting gravitasjonele weagen krigen fan 'e Universiteit fan Maryland wittenskipper Dzhozefa Vebera (Feriene Steaten) yn 1969. Foar dit doel Hy brûkte de twa gravitasjonele antennes fan har eigen ûntwerp, skieden troch in ôfstân fan twa kilometer. It resonânsjefel detector wie in goede vibration-isolearre cylinder-foet stik aluminium, útrist mei piezoelectric transducers gefoelich. De befieming fan de allegedly fêste fluktuaasjes Weber bliek te wêzen mear as in miljoen kear heger as ferwachte. Besocht troch oare ûndersikers mei help fan fergelykbere apparatuer te werhelje de "súkses" fan de Amerikaanske natuerkundige positive resultaten hawwe net oplevere. Nei in pear jier fan wurk Weber yn dit gebiet binne erkende insolvent, mar joech de oanset ta de ûntwikkeling fan "gravitasjonele Boom" foar ropt op dat mêd fan de stúdzje fan in protte saakkundigen. By the way, Dzhozef Veber oant syn dea wie wis te nimmen gravitasjonele weagen.

Ferbetterjen fan de resepsje apparatuer

Yn de jierren '70 wittenskipper Bill Feyrbank (USA) hat ûntwikkele in ûntwerp fan gravitasjonele-wave antenne, kuolle troch floeiber helium, mei it brûken fan squids - supersensitive magnetometer. Besteande op it stuit de technology is net tastien om te sjen de útfiner fan jo produkt, realisearre yn de "metaal".

Neffens dat begjinsel wurdt makke Auriga de gravitasjonele detector yn lenyarskoy National Laboratorium (Padova, Italië). De basis struktuer fan aluminium-magnesium cylinder en in lingte fan 3 meter en in diameter fan 0,6 m. De ûntfanger ienheid gewicht fan 2,3 ton wurdt ophong yn in isolearre, kuolle ta near absolute nul vacuum keamer. Foar fixatie en schudden detecting it helptiidwurd kilogram resonator en in mjitten systeem basearre op kompjûters. De formulearre gefoelichheid fan de apparatuer 10 ^-20.

interferometers

De basis fan it funksjonearjen fan 'e interferometric gravitasjonele weach Detectors opgien deselde prinsipes dy't brûkt wurde by de Michelson interferometer. Ynfoege, troch de boarne fan de laser bondel is opdield yn twa streamen. Nei meardere skôgings en reizgjen op 'e skouders apparaten streamings wurde byinoar brocht wer, en de úteinlike rjochter hinderjen image oantaaste wurdt as de rin fan' e rays eltse fersteuring (bgl, gravitasjonele wave). Sa'n apparatuer wurdt makke yn in protte lannen:

• GEO 600 (Hannover, Dútslân). De lingte fan it fakuüm tunnel 600 meter.
• Tama (Japan) mei skouders op 300 m.
• Virgo (Pisa, Italië) - in mienskiplike Franco-Italjaansk projekt, lansearre yn 2007 mei in trije kilometer lange tunnels.
• Ligo (Feriene Steaten, Pacific Coast), liedt it jacht foar gravitasjonele weagen yn 2002.

Last wurdich deroer yn mear detail.

ligo Avansearre

It projekt is in inisjatyf fan wittenskippers oan it Massachusetts en California Institute of Technology. Omfiemet twa stjerrewachten skieden troch 3 tûzen. Km, Louisiana en Washington (stêd Ravenna en Hanford) mei trije gelikense interferometers. De lingte fan de streekrjochte fakuüm tunnel is 4 tûzen. Meters. Dit is de grutste te datearje besteande ferlykbere struktueren. Oant 2011, in protte besykjen te spoaren gravitasjonele weagen hawwe net oplevere gjin resultaten. In foarse upgrading (Avansearre ligo) tanommen de gefoelichheid fan de apparatuer yn it berik 300-500 Hz mear as fiif kear, en yn 'e lege-frekwinsje regio (maksimaal 60 Hz) is hast in folchoarder fan grutte, it berikken fan in wearde sokke begeerde 10 ^-21. De aktualisearre projekt begûn yn septimber 2015, en de ynset fan mear as tûzen meiwurkers fan de gearwurking is beleanne mei de resultaten.

Gravitasjonele weagen wurde fûn

14 septimber, 2015 advanced ligo Detectors yn 7 ms ynterfal opnommen delkomme oan ús planeet syn gravitasjonele weagen fan de grutste eveneminten dy't plakfûn op de bûtenrâne fan it doarp fan de waarnimbere universum - in fúzje fan twa grutte swarte gatten mei massa 's fan 29 en 36 kear grutter as de sinne massa. Yn de proef, dy't plakfûn mear as 1.3 Ga lyn, yn in kwestje fan sekonden oan gravitasjonele wave strieling it trochbrocht likernôch trije sinne massa 's fan matearje. Initial fêste frekwinsje gravitasjonele weagen op 35 Hz, en de maksimum spits wearde fan it nivo berikt yn 250 Hz.

De resultaten helle wiene der geregeldwei ûnderwurpen wurde oan útwreide testen en behanneling, soarchfâldich ôfsnien alternative ynterpretaasjes fan 'e gegevens. Ta beslút, op 11 febrewaris ferline jier op 'e direkte opspoaren fan it ferskynsel foarsein troch Einstein, waard bekend makke oan' e wrâld mienskip.

Fact rige in reuseftich wurk fan ûndersikers: de befieming fan 'e oscillation earm fan de grutte is 10 ^-19 meter - dit wearde sa faak lytser as de diameter fan in atoom, hoe folle hy hat minder oranje.

takomstperspektyf

Dizze ûntdekking ien kear wer befêstiget dat de algemiene relativiteitsteory - is net allinne in set fan abstrakte formules, en in folslein nij uterlik oan de essinsje fan gravitasjonele weagen en swiertekrêft as gehiel.

Yn fierdere stúdzjes, wittenskippers hawwe hege hope op 'e Elsa projekt: it ta stân kommen fan in reus Orbit-interferometer mei skouders likernôch 5 miljoen kilometer, by steat detecting sels lytse perturbations fan gravitasjonele fjilden. Revitalisearring fan it wurk yn dizze rjochting is by steat om te fertellen in protte oer de basis fazen fan de ûntwikkeling fan it hielal, de prosessen, de konstatearring dat yn tradisjonele bands is dreech of ûnmooglik. Der is gjin twifel, dat swarte gatten, gravitasjonele weagen, dat sil fêst yn 'e takomst, in soad praat oer de natuer.

Foar de stúdzje fan relikwy gravitasjonele strieling, yn steat om te praten oer de earste stuiten fan ús wrâld nei de oerknal, sil fereaskje mear gefoelige romte ynstruminten. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Dit projekt bestiet (Big Bang Observer), mar de útfiering dêrfan, de assurances fan eksperts, is it mooglik net earder as 30-40 jier.