Co je to gravitační vlny?

Oficiální datum zahájení řízení (detekce) gravitačních vln je považován za 11.02.2016. Potom se koná ve Washingtonu na tiskové konferenci představitelé spolupráce LIGO bylo oznámeno, že tým vědců se podařilo poprvé v historii lidstva, jak opravit tento jev.

Proroctví velkého Einstein

Skutečnost, že gravitační vlny existují, a to i na začátku minulého století (1916) navrhl Albert Einstein formuloval v rámci obecné relativity (GR). Jeden může obdivovat pouze na důmyslné schopnosti známého fyzika, který byl schopen provést takové dalekosáhlé závěry s minimem skutečných dat. Mezi mnoho dalších fyzikálních jevů předpověděl, že nalézt potvrzení v příštím století (zpomaluje průchod času, změny elektromagnetického záření ve směru gravitační pole, atd.), Téměř zjistit přítomnost tohoto typu interakce vlnové těles, až do nedávné doby nebylo možné.

Gravity - iluze?

Obecně platí, že s ohledem na teorie relativity gravitace sotva síly. To je důsledkem na rozrušení nebo zakřivení časoprostorového kontinua. Dobrým příkladem pro ilustraci tento postulát může být natažené kus látky. Podle hmotnosti umístěné na povrchu objektu hromadné je vytvořeno vybrání. Ostatní objekty v pohybu u této anomálie změní trajektorii jejich pohybu, jak to bylo „přitahoval“. A čím větší je hmotnost objektu (delší průměr a zakřivení hloubka), tím větší je „přitažlivá síla.“ Když se pohybuje přes tkaninu, můžete sledovat vznik odlišných „vlnky“.

Něco podobného se děje ve světovém prostoru. Každá rychle pohybuje pevná látka je zdrojem kolísání hustoty prostoru a času. Gravitační vlny s významným amplitudou, vzniklé subjekty s extrémně velkými hmot nebo při jízdě s velkým zrychlením.

fyzické specifikace

Výkyvy v časoprostorové metriky projevují jako změny v gravitačním poli. Tento jev je také nazýván časoprostoru vlnky. Gravitační vlny ovlivňuje tělo a objekty se setkal, mačkání a jejich protažení. Množství kmene jsou velmi malé - řádově 10 ^-21 původní velikosti. Celá obtíž detekci tohoto jevu je, že vědci museli naučit, jak měřit a zaznamenávat tyto změny pomocí vhodného vybavení. Síla gravitační záření je také velmi nízká - pro celé sluneční soustavy, to je jen pár kilowattů.

Rychlost šíření z gravitačních vln poněkud závisí na vlastnostech vodivého média. Amplituda kmitů se vzdáleností od zdroje se postupně snižuje, ale nikdy dosáhne nuly. Kmitočet leží v rozmezí od několika desítek až stovek hertzů. Rychlost gravitačních vln v mezihvězdném blíží rychlosti světla.

nepřímé důkazy

Poprvé teoretický potvrzení existence gravitačních vln se podařilo získat americký astronom Joseph Taylor a Russell Hulse jeho asistent v roce 1974. Studují vesmír pomocí dalekohledu observatoře Arecibo (Puerto Rico), výzkumníci objevili pulsar PSR B1913 + 16 reprezentující binární systém neutronových hvězd, které rotují kolem společného těžiště s konstantní úhlovou rychlostí (vzácný případ). Každá doba rok léčby je 3.75 hodin nejprve snížena na 70 ms. Tato hodnota je v souladu se závěry GTR rovnic, které předpovídají zvýšení rychlosti otáčení těchto systémů v důsledku spotřeby energie pro generování gravitačních vln. Později více dvojných pulsary a bílí trpaslíci s podobným chováním byl nalezen. Radioastronomie D. Taylor a R. Hulse Nobelova cena za fyziku za objev nových možnostech studia gravitačních polí byl udělen v roce 1993.

Krádež gravitační vlny

První příkaz detekce gravitačních vln přijaté z University of Maryland vědce Dzhozefa Vebera (USA) v roce 1969. K tomuto účelu se používají dva gravitační antén vlastní konstrukce, které jsou odděleny od sebe vzdáleny dva kilometry. Rezonanční detektor byl dobrý vibrací izolované válce noha kus z hliníku, který je vybaven s piezoelektrickými měniči citlivé. Amplituda údajně pevné kolísání Weber se ukázal být více než milion krát vyšší, než se očekávalo. Pokusy jinými výzkumníky, jež používají podobné zařízení opakovat „úspěch“ na americký fyzik pozitivní výsledky nepřinesly. Po několika letech práce Webera v této oblasti byly uznány v úpadku, ale dala impuls k rozvoji „gravitační boom“ pro volání v této oblasti studia mnoha odborníků. Mimochodem, Dzhozef Veber až do své smrti byl jistý, aby se gravitační vlny.

Zlepšení příjmu zařízení

V 70. letech vědci zákona Feyrbank (USA) vyvinula návrh gravitační vlny antény, chlazeny pomocí tekutého hélia, s použitím olihně - supersenzitivní magnetometru. Existující v době, kdy se tato technologie není dovoleno vidět vynálezce vašeho produktu, realizované v „kov“.

Podle tohoto principu je vyrobena Auriga gravitační detektor lenyarskoy National Laboratory (Padova, Itálie). Základem konstrukce válce hliníku a hořčíku a délce 3 metry a průměru 0,6 m. Hmotnost přijímač 2,3 tun se suspenduje v izolované, ochladí se na blízko absolutní nule vakuové komory. Pro fixaci a chvění detekčního pomocný kilogram rezonátor a měřící systém založený na počítačích. Uvedená citlivost zařízení 10 ^-20.

interferometry

Základem fungování interferometrické gravitačních detektorů vlnových zahrnuty stejné principy, které jsou použity v interferometru. Vyzařovaného zdrojem laserového paprsku je rozdělen do dvou proudů. Po několika odrazy a cestování na ramenou zařízení toků dohromady znovu, a je ovlivněn výsledný obraz zásah soudce, pokud je průběh paprsků jakékoliv poruchy (například gravitační vlny). Takové zařízení je vytvořen v mnoha zemích:

• GEO 600 (Hannover, Německo). Délka vakuového tunelu 600 metrů.
• TAMA (Japonsko) s rameny u 300 m.
• VIRGO (Pisa, Itálie) - společný francouzsko-italský projekt, který byl zahájen v roce 2007 s tři-kilometru dlouhých tunelech.
• LIGO (Spojené státy, Pacific Coast), což vede pátrání po gravitačních vln v roce 2002.

Poslední stojí za zvážení podrobněji.

LIGO Advanced

Projekt byl iniciován vědci z Massachusetts a California Institute of Technology. Zahrnuje dvě observatoře oddělené o 3 tis. Km, Louisiana a Washington (město Livingston a Hanfordu) se třemi identickými interferometry. Délka kolmice vakuového tunelu 4 tisíc. M. Jedná se o největší doposud existující podobné struktury. Až do roku 2011, mnoho pokusů k detekci gravitačních vln nepřinesla žádné výsledky. Podstatná modernizace (Advanced LIGO) se zvýšila citlivost zařízení v rozmezí 300-500 Hz více než pětkrát, a nízkofrekvenční regionu (až do 60 Hz), je téměř o řád, dosahuje hodnoty jako vyhledávaný 10 ^-21. Aktualizovaný Projekt byl zahájen v září 2015 a úsilí o více než tisíc zaměstnanců spolupráce byl odměněn s výsledky.

Gravitační vlny jsou nalezeny

14.září 2015 postoupil LIGO detektory v 7 ms interval zaznamenaných sestoupil do gravitačních vln naší planety z největších akcí, které se konaly na okraji pozorovatelného vesmíru - sloučení dvou velkých černých děr s hmotnostmi 29 a 36 krát větší, než je sluneční hmoty. Během procesu, která se konala v průběhu 1,3 Ga před, během několika sekund do gravitačních vln vynaložil asi tři solární masy hmoty. Počáteční Pevná frekvence gravitační vlny při 35 Hz a maximální hodnota vrchol úrovně dosaženo v 250 Hz.

Získané byly opakovaně podrobí komplexní testování a léčbě výsledky, opatrně odříznout alternativní interpretace dat. A konečně, dne 11. února loňského roku na přímé detekci jevu předpovězené Einsteinem, bylo oznámeno na světovém společenství.

Skutečnost, znázorňující titánský práci výzkumníků: amplituda kmitů ramene o velikosti 10 ^-19 m - tato hodnota jako mnohokrát menší než průměr atomu, kolik mu zbude oranžově.

výhledy do budoucnosti

Tento objev znovu potvrzuje, že obecná teorie relativity - není jen soubor abstraktních formulí, a zcela nový pohled na podstatu gravitačních vln a závažnosti jako celku.

V dalších studiích vědci mají velké naděje na projektu ELSA: vytvoření obřího obíhající interferometru s rameny asi 5 milionů kilometrů, které jsou schopny detekovat i drobné poruchami gravitačních polí. Revitalizace práce v tomto směru je schopen říct hodně o základních fázích vývoje vesmíru, procesů, zjištění, že v tradičních kapel je obtížné nebo nemožné. Není pochyb o tom, že černé díry, gravitační vlny, které budou stanoveny v budoucnosti, hodně mluví o přírodě.

Pro studium reliktní gravitační radiace, která bude schopná mluvit o prvních okamžicích našeho světa po Velkém třesku, bude vyžadovat více citlivé kosmické přístroje. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Tento projekt existuje (Big Bang Observer), ale jeho realizace, ujištění odborníků, je možné, ne dříve než 30-40 let.