امواج گرانشی چیست؟

تاریخ رسمی افتتاح (تشخیص) امواج گرانشی نظر گرفته می شود 2016 فوریه 11. پس از آن در واشنگتن در کنفرانس مطبوعاتی برگزار شد، رهبران همکاری لیگو، اعلام شد که این تیم از محققان موفق برای اولین بار در تاریخ بشریت به رفع این پدیده است.

پیشگویی های اینشتین بزرگ

واقعیت این است که امواج گرانشی وجود دارد، حتی در آغاز قرن گذشته (1916) پیشنهاد آلبرت انیشتین فرمول بندی در چارچوب نسبیت عام (GR) یک تنها می تواند در توانایی های مبتکرانه از فیزیکدان معروف، که قادر به چنین نتیجه گیری گسترده با حداقل داده های واقعی بود تعجب. در میان بسیاری از پدیده های فیزیکی دیگر پیش بینی کرد که تایید یافت در قرن آینده (کم کردن سرعت گذشت زمان، تغییرات در تابش الکترومغناطیسی در جهت میدان های گرانشی، و غیره) تقریبا تشخیص حضور این نوع از تعامل موج بدن، تا همین اواخر آن امکان پذیر نیست.

جاذبه - توهم؟

به طور کلی، در پرتو نظریه نسبیت گرانش به سختی یک نیروی. این یک نتیجه است از اختلال یا انحنای پیوستار فضا زمان. یک مثال خوب برای نشان دادن این اصل ممکن است کشیده تکه پارچه. تحت وزن قرار داده شده بر روی یک سطح یک جسم فله است با تشکیل یک زنگ تفریح. اشیاء دیگر در حرکت در نزدیکی این ناهنجاری مسیر حرکت خود را تغییر خواهد کرد، آن را به عنوان "جذب" شد. و بیشتر وزن از جسم (عمق قطر و انحنای دیگر)، بیشتر "نیروی جاذبه." هنگامی که آن را بیش از پارچه حرکت می کند، شما می توانید از ظهور "امواج" واگرا تماشا کنید.

چیزی مشابه در فضای جهان اتفاق می افتد. هر ماده جامد سرعت در حال حرکت منبع نوسانات چگالی فضا و زمان است. امواج گرانشی را با دامنه قابل توجه است، بدن با توده بسیار بزرگ تشکیل و یا در هنگام رانندگی با شتاب بزرگ است.

مشخصات فیزیکی

نوسانات در متریک فضا-زمان خود را به عنوان تغییر در میدان گرانشی آشکار. این پدیده نیز به امواج فضا-زمان نامیده می شود. امواج گرانشی بدن تاثیر می گذارد و اشیاء مواجه می شوند، فشار و کشش آنها. مقدار کرنش بسیار کوچک هستند - از سفارش از 10 ^-21 از اندازه اصلی. کل مشکل تشخیص این پدیده این است که محققان تا به حال به یاد بگیرند که چگونه برای اندازه گیری و ثبت این تغییرات با استفاده از تجهیزات مناسب است. قدرت تابش گرانشی نیز بسیار کم - برای کل سیستم خورشیدی، آن را چند کیلووات است.

سرعت انتشار امواج گرانشی کمی در از محیطی انجام بستگی دارد. دامنه نوسان با فاصله از منبع تدریج کاهش می یابد اما هرگز به صفر می رسد. فرکانس نهفته در یک محدوده از چند ده تا صدها هرتز است. سرعت امواج گرانشی در فضای بین ستارهای نزدیک به سرعت نور است.

اماره

برای اولین بار یک تایید نظری وجود امواج گرانشی موفق به دریافت ستاره شناس آمریکایی جوزف تیلور و راسل هالس دستیار او در سال 1974. مطالعه جهان از طریق تلسکوپ رصدخانه آرسیبو (پورتوریکو)، محققان تپ اختر PSR B1913 + 16 به نمایندگی از یک سیستم دوتایی از ستاره های نوترونی که در اطراف یک مرکز مشترک از جرم چرخش در یک سرعت زاویه ای ثابت (مورد نادر) را کشف کردند. هر دوره درمان سال است 3.75 ساعت در ابتدا، کاهش به 70 میلی ثانیه است. این مقدار با توجه به مصرف انرژی برای تولید امواج گرانشی سازگار با نتیجه گیری از معادلات نسبیت عام که پیش بینی افزایش سرعت چرخش از این سیستم است. بعدها بیشتر تپ اخترها دو جداره و کوتوله های سفید با یک رفتار مشابه است. ستاره شناسی رادیویی D. تیلور و R. هالس جایزه نوبل در فیزیک برای کشف امکانات جدید مطالعه میدان گرانشی در سال 1993 اهدا شد.

سرقت موج گرانشی

در این بیانیه اول آشکارسازی امواج گرانشی از دانشگاه مریلند دانشمند Dzhozefa Vebera (ایالات متحده آمریکا) در سال 1969 دریافت کرده است. برای این منظور او با استفاده از دو آنتن گرانشی از طراحی خود را، از هم جدا شده توسط یک فاصله از دو کیلومتر است. آشکارساز رزونانس یک لرزش جدا شده قطعه سیلندر پا خوب آلومینیومی، مجهز به مبدل پیزوالکتریک حساس بود. دامنه نوسانات وبر گفته ثابت ثابت می شود بیش از یک میلیون بار بیشتر از انتظار می رود. تلاش محققان دیگر با استفاده از تجهیزات مشابه به تکرار "موفقیت" از نتایج فیزیکدان آمریکایی مثبت منجر نشده است. پس از چند سال کار وبر در این زمینه به ورشکسته به رسمیت شناخته شده است، اما انگیزه ای برای توسعه "رونق گرانشی" برای تماس در این حوزه از مطالعه بسیاری از کارشناسان داد. به هر حال، Dzhozef ها Veber تا زمان مرگ او مطمئن باشید که به امواج گرانشی بود.

بهبود تجهیزات پذیرش

در دانشمند '70 بیل Feyrbank (ایالات متحده) را توسعه داده است طراحی آنتن امواج گرانشی، سرد می شود که توسط هلیوم مایع با استفاده از ماهی مرکب - مغناطیس سنج حساس. موجود در زمان این تکنولوژی مجاز به دیدن مخترع محصول خود را، متوجه شدم در "فلز".

با توجه به این اصل ساخته شده است ارابهران آشکارساز گرانشی در آزمایشگاه ملی lenyarskoy (پادووا، ایتالیا). ساختار اساس سیلندر آلومینیوم منیزیم و به طول 3 متر و قطر 0.6 متر و وزن واحد گیرنده از 2.3 تن است که در یک جدا شده به حالت تعلیق، به مطلق محفظه خلا نزدیک سرد می شود. برای ثابت کردن و لرزش تشخیص تشدید کیلوگرم کمکی و یک سیستم اندازه گیری بر اساس کامپیوتر. حساسیت اعلام شده از تجهیزات 10 ^-20.

تداخل سنج

اساس عملکرد آشکارسازهای امواج گرانشی تداخل همان اصول است که در تداخل مایکلسون استفاده گنجانیده شده است. منتشر شده توسط منبع پرتو لیزر به دو جریان تقسیم شده است. پس از انعکاس های متعدد و سفر در جریان دستگاه های شانه با هم دوباره به ارمغان آورده، و نهایی تداخل تصویر قاضی تحت تاثیر قرار است اگر این دوره از اشعه هر گونه اختلال (به عنوان مثال، موج گرانشی). این تجهیزات در بسیاری از کشورها ایجاد شده است:

• GEO 600 (هانوفر، آلمان). طول تونل خلاء 600 متر است.
• TAMA (ژاپن) با شانه در 300 متر.
• VIRGO (پیزا، ایتالیا) - یک پروژه فرانسه و ایتالیا مشترک، در سال 2007 با سه کیلومتری تونل های طولانی راه اندازی شد.
• لیگو (ایالات متحده آمریکا، سواحل اقیانوس آرام)، که منجر به شکار برای امواج گرانشی در سال 2002.

تاریخ و زمان آخرین با توجه به ارزش در جزئیات بیشتر.

لیگو و جوی پیشرفته

این پروژه توسط دانشمندان در موسسه ماساچوست و فناوری کالیفرنیا آغاز شد. شامل دو رصدخانه هم جدا شده توسط 3 هزار. کیلومتر، لوئیزیانا و واشنگتن (شهرستان لیوینگستون و هنفورد) با سه تداخل سنج یکسان است. طول تونل خلاء عمود بر 4 هزار متر است. این بزرگترین به روز سازه های مشابه موجود است. تا سال 2011، بسیاری از تلاش برای آشکار سازی امواج گرانشی هیچ نتیجه منجر نشده است. ارتقاء قابل توجهی (پیشرفته لیگو) حساسیت از تجهیزات افزایش در محدوده 300-500 هرتز بیش از پنج بار، و در منطقه با فرکانس پایین (تا 60 هرتز) نزدیک به منظور از قدر، رسیدن به یک ارزش مانند آرزو 10 ^{-21 است.} این پروژه به روز شده در سپتامبر 2015 آغاز شده، و تلاش های بیش از یک هزار نفر از کارگران همکاری شده است با نتایج به پاداش باشد.

امواج گرانشی یافت

با توده ها از 29 و 36 برابر بیشتر از جرم خورشید ادغام دو سیاهچاله های بزرگی - 2015 سپتامبر 14 آشکارسازهای لیگو در 7 میلی ثانیه فاصله ثبت پایین آمده به امواج گرانشی سیاره ما را از بزرگترین رویدادهایی که در حاشیه جهان قابل مشاهده و جو در زمان پیشرفت کرده است. در طول محاکمه، که بیش از 1.3 گالیم پیش، در یک ماده از ثانیه به تابش موج گرانشی آن حدود سه برابر جرم خورشید ماده به سر برد. اولیه فرکانس ثابت امواج گرانشی در 35 هرتز، و بیشترین مقدار اوج سطح رسیده در 250 هرتز.

نتایج به دست آمده بارها و بارها به تست جامع و درمان قرار گرفتند، به دقت قطع تفسیرهای متفاوت از داده ها. در نهایت، در 11 فوریه سال گذشته در تشخیص مستقیم این پدیده پیش بینی شده توسط اینشتین، آن را به جامعه جهانی اعلام شد.

واقع نشان دادن یک کار تایتانیک از محققان: - این مقدار به عنوان بسیاری از بار کوچکتر از قطر یک اتم، چقدر او پرتقال کمتر دامنه بازوی نوسان اندازه 10 ^-19 متر است.

چشم انداز آینده

این کشف یک بار دیگر تایید می کند که نظریه نسبیت عام - فقط یک مجموعه ای از فرمول انتزاعی، و یک نگاه کاملا جدید در جوهر از امواج گرانشی و گرانش به عنوان یک کل.

در مطالعات بیشتر، دانشمندان امید زیادی بر روی این پروژه السا: ایجاد یک تداخلسنج در حال چرخش غول پیکر با شانه در حدود 5 میلیون کیلومتر، قادر به تشخیص حتی آشفتگی جزئی از میدانهای گرانشی. تجدید حیات کار در این جهت قادر به بسیاری را در مورد مراحل اولیه توسعه جهان، فرآیندهای، که در آن مشاهدات در گروههای موسیقی سنتی دشوار یا غیر ممکن است. شکی نیست که سیاه چاله ها، امواج گرانشی، خواهد شد که در آینده ثابت، بحث های زیادی در مورد طبیعت وجود دارد.

برای مطالعه اثر تابش گرانشی، قادر به در مورد اولین لحظات از جهان ما پس از انفجار بزرگ صحبت می کنید، خواهد آلات فضای حساس تر است. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. این پروژه وجود دارد (انفجار بزرگ ناظر)، اما اجرای آن، اطمینان از کارشناسان، این امکان زودتر از 30-40 سال است.