Какво е гравитационна вълна?

Официалният датата на отваряне (откриване) на гравитационни вълни се счита за 11-ти Февруари 2016. След това тя се провежда във Вашингтон на пресконференцията, лидерите на сътрудничество LIGO, беше обявено, че екипът от изследователи успяха за първи път в историята на човечеството, за да се определи това явление.

Пророчествата на великия Айнщайн

Фактът, че съществуват гравитационни вълни, дори и в началото на миналия век (1916 г.) предполага, Алберт Айнщайн формулира в рамките на общата относителност (GR). Човек може да се чудите само гениални способности на известния физик, който е в състояние да направи такива дълбоки заключения с минимум реални данни. Сред многото други физически явления прогнозира, че намери потвърждение в следващия век (забавя с течение на времето, промените в електромагнитното излъчване по посока на гравитационни полета и т.н.) Почти се открие наличието на този вид вълна взаимодействие на органите, доскоро не беше възможно.

Gravity - една илюзия?

Като цяло, в светлината на теорията на относителността гравитацията едва ли е сила. Това е следствие на смущението или кривината на пространствено-времевия континуум. Един добър пример за илюстрация този постулат може да се удължи парче плат. Под тежестта поставя върху повърхността на насипен обект е оформена вдлъбнатина. Други обекти в движение в близост до тази аномалия ще променят траекторията на движението им, тъй като това са "привлече". И толкова по-голяма тежест на обекта (по-дълъг диаметър и дълбочина кривина), по-голямата от "силата на привличане." Когато тя се движи през тъканта, можете да гледате на появата на различията "вълнички".

Нещо подобно се случва в световната пространство. Всяко бързо движещи твърдо вещество е източник на колебания в плътността на пространството и времето. А гравитационна вълна със значителен амплитуда, образувана тела с изключително големи маси или при шофиране с големи ускорения.

физически характеристики

Колебанията в метриката пространство-времето се проявяват като промени в гравитационното поле. Това явление се нарича също пространство-време вълнички. Гравитационна вълна се отразява на тялото и предмети срещнали, притискане и ги разтягане. Прецедете количество са много малки - от порядъка на 10 ^-21 от оригиналния размер. Цялата трудността на откриване на това явление е, че учените трябва да се научат как да се измери и запише тези промени с помощта на подходящо оборудване. Силата на гравитационното излъчване също е изключително ниско - за цялата слънчева система, тя е на няколко киловата.

Скоростта на разпространение на гравитационните вълни малко зависи от свойствата на провеждане среда. Амплитудата на трептене в зависимост от разстоянието от източника постепенно намалява, но никога не достига до нула. Честотата лежи в границите от няколко десетки до стотици херца. Скоростта на гравитационни вълни в междузвездната среда се доближава до скоростта на светлината.

косвени доказателства

За първи път теоретична потвърждение за съществуването на гравитационни вълни успя да се американският астроном Джоузеф Тейлър и Ръсел Hulse помощникът му през 1974. Проучване на Вселената чрез телескопа Аресибо обсерватории (Пуерто Рико), изследователите открили, пулсара PSR B1913 + 16, представляващ двоична система на неутронни звезди, които се въртят около общ център на масата при постоянна ъглова скорост (рядък случай). Всеки период година лечение е 3,75 часа първоначално, намалява до 70 милисекунди. Тази стойност е в съответствие със заключенията на GTR уравнения, които прогнозират увеличение на скоростта на въртене на тези системи в резултат на консумацията на енергия за производство на гравитационни вълни. По-късно е установено, повече двойни пулсари и бели джуджета с подобно поведение. Радио астрономия Г. Тейлър и Р. Hulse Нобелова награда за физика за откриването на нови възможности за изследване на гравитационни полета бе връчена през 1993 година.

Кражбата гравитационна вълна

Първото сведение за откриване на гравитационни вълни, получени от Университета на Мериленд учен Dzhozefa Vebera (САЩ) през 1969. За тази цел той използва двете гравитационни антените на собствения си дизайн, разделени на разстояние от два километра. Детекторът на резонансната беше добър вибрации изолира цилиндър-крак парче алуминий, снабдена с пиезоелектрични датчици чувствителни. Амплитудата на уж фиксирани колебания Weber се оказа повече от един милион пъти по-висока от очакваното. Опитите на други изследователи, използващи подобни съоръжения да се повтори "успеха" на американската физик положителни резултати не са довели. След няколко години на работа Вебер в тази област са били признати в несъстоятелност, но даде тласък за развитието на "гравитационно бум" се обадихте в тази област на изследване на много експерти. Между другото, Dzhozef Вебер до смъртта си беше сигурен, да се гравитационни вълни.

Подобряване на оборудването рецепция

В учен 70 Бил Feyrbank (USA) е разработил дизайн на гравитационната вълна антена, охлажда се от течен хелий, с използването на Калмари - свръхчувствителен магнитометър. Съществуващите към момента технологията не е позволено да се види изобретателя на вашия продукт, реализирани в "метал".

Съгласно този принцип се прави Auriga гравитационното детектора в lenyarskoy National Laboratory (Падуа, Италия). база структура на алуминиево-магнезиев цилиндър и дължина 3 m и диаметър 0,6 м. тегло на приемника на 2.3 т се суспендира в изолиран, охлажда почти до абсолютна нула вакуумна камера. За фиксиране и трепването на откриване на спомагателната кг резонатор и измервателна система на базата на компютри. Обявената чувствителността на оборудването 10 ^-20.

интерферометри

В основата на функционирането на интерферометрични гравитационни детектори вълна включени същите принципи, които се използват при интерферометъра на Майкелсон. Излъчван от източника на лазерния лъч е разделен на два потока. След множество отражения и пътувания относно потоците на раменете устройства се събра отново, и се е оказало влияние върху намеса съдия изображението, ако хода на лъчите смущения (например гравитационна вълна). Такова оборудване е създаден в много страни:

• GEO 600 (Hannover, Germany). Дължината на вакуум тунела 600 метра.
• ТАМА (Япония) с раменете на 300 м.
• ДЕВА (Пиза, Италия) - съвместна френско-италиански проект, стартиран през 2007 г. с три километра дълги тунели.
• LIGO (САЩ, Pacific Coast), което води на лов за гравитационни вълни през 2002.

Последно заслужава да бъде разгледан по-подробно.

LIGO Разширено

Проектът е иницииран от учени от Масачузетския и Калифорнийския технологичен институт. Включва две наблюдение разделени от 3000. Km, Луизиана и Вашингтон (град Livingston и Hanford) с три еднакви интерферометри. Дължината на перпендикулярна вакуум тунел е 4 хиляди. Метра. Това е най-голямата до този момент съществуващи подобни структури. До 2011 г., много опити за откриване на гравитационни вълни не са довели до никакви резултати. Значително повишаване (Advanced LIGO) увеличава чувствителността на оборудването в диапазона 300-500 Hz повече от пет пъти и в региона на ниска честота (до 60 Hz) е почти един порядък, достигайки стойност като желан 10 ^-21. Актуализираният Проектът стартира през септември 2015 г. и усилията на повече от хиляда служители на сътрудничеството е възнаградени с резултатите.

Гравитационни вълни са открити

14 Септември, 2015 напреднала LIGO детектори в 7 мс интервал записани слезе до гравитационни вълни на нашата планета от най-големите събития, които се случиха в периферията на видимата вселена - сливането на две големи черни дупки с маси от 29 и 36 пъти по-големи от слънчевата маса. По време на процеса, който се проведе през 1.3 Ga преди, в рамките на няколко секунди до гравитационна вълна радиация е похарчила около три слънчеви маси на материята. Първоначалните фиксирана честота гравитационни вълни при 35 Hz, а максималната пикова стойност на нивото, достигнато през 250 Hz.

Получените многократно са били подложени на цялостен изследване и лечение на резултатите, внимателно отрязани алтернативни интерпретации на данните. И накрая, на 11 февруари миналата година на директното откриване на явлението предсказано от Айнщайн, беше обявено на световната общност.

Факт, илюстрираща титанична работа на изследователите: амплитудата на рамото на трептене на размера е 10 ^{-19 m} - тази стойност, тъй като много пъти по-малък от диаметъра на един атом, колко той има по-малко оранжево.

бъдещите перспективи

Това откритие потвърждава още веднъж, че общата теория на относителността - не е просто набор от абстрактни формули, както и изцяло нов поглед към същността на гравитационни вълни и тежестта като цяло.

В по-нататъшни проучвания, учените имат големи надежди по проекта ELSA: създаването на гигантски орбита интерферометър с раменете около 5 милиона километра, могат да се откриват дори и малки сътресения на гравитационни полета. Съживяването на работата в тази посока е в състояние да каже много за основните етапи от развитието на Вселената, на процесите, на наблюдението, че в традиционните ленти е трудно или невъзможно. Няма съмнение, че черните дупки, гравитационни вълни, които ще бъдат определени в бъдеще, много се говори за природата.

За изследване на гравитационното реликва радиация, може да се говори за първите моменти от нашия свят след Големия взрив, ще изисква по-чувствителни космически инструменти. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Този проект съществува (Големия взрив Наблюдател), но неговото изпълнение, уверенията на експерти, е възможно не по-рано от 30-40 години.