100 орчим жилийн өмнө Альберт Эйнштейн таамаглаж байсан таталцлын долгион байдгийг астрофизикчид баталжээ. Тэднийг АНУ-д байрладаг LIGO таталцлын долгионы ажиглалтын төвийн детектор ашиглан илрүүлжээ.
Хүн төрөлхтөн түүхэндээ анх удаа таталцлын долгион буюу сансар огторгуйн цаг хугацааны чичиргээг тэмдэглэв. Оросын эрдэмтэд ч энэ нээлтэд хувь нэмрээ оруулсан. Пүрэв гарагт судлаачид дэлхий даяар - Вашингтон, Лондон, Парис, Берлин болон Москва зэрэг бусад хотуудад нээлтийнхээ талаар ярьж байна.
Зураг дээр хар нүхний мөргөлдөөний симуляци харагдаж байна
Rambler&Co оффис дээр болсон хэвлэлийн бага хурал дээр LIGO-ийн хамтын ажиллагааны Оросын хэсгийн тэргүүн Валерий Митрофанов таталцлын долгионыг нээсэн тухай мэдэгдэв.
“Бид энэхүү төсөлд оролцож, үр дүнгээ та бүхэнд танилцуулж байгаадаа баяртай байна. Би одоо орос хэл дээрх нээлтийн утгыг танд хэлэх болно. Бид АНУ-д LIGO илрүүлэгчийн гайхалтай зургуудыг харсан. Тэдний хоорондох зай нь 3000 км юм. Таталцлын долгионы нөлөөн дор детекторуудын нэг нь шилжсэний дараа бид тэдгээрийг нээсэн. Эхлээд бид компьютер дээр зүгээр л чимээ шуугианыг олж харсан бөгөөд дараа нь Хэмфордын детекторуудын масс ганхаж эхлэв. Олж авсан өгөгдлүүдийг тооцож үзээд 1.3 тэрбумын зайд мөргөлдсөн хар нүхнүүд мөн болохыг тогтоож чадсан. гэрлийн жилийн зайд. Дохио маш тод, чимээ шуугианаас маш тод гарч ирэв. Олон хүмүүс биднийг азтай гэж хэлсэн ч байгаль бидэнд ийм бэлэг өгсөн. Таталцлын долгион олдсон, энэ нь гарцаагүй."
Астрофизикчид LIGO таталцлын долгионы ажиглалтын төвийн детекторуудыг ашиглан таталцлын долгионыг илрүүлж чадсан гэсэн цуу яриаг баталжээ. Энэхүү нээлт нь хүн төрөлхтөнд Орчлон ертөнц хэрхэн ажилладагийг ойлгоход чухал ахиц дэвшил гаргах боломжийг олгоно.
Энэхүү нээлт нь 2015 оны 9-р сарын 14-нд Вашингтон, Луизиана мужид хоёр илрүүлэгчтэй нэгэн зэрэг болсон. Хоёр хар нүх мөргөлдсөний үр дүнд детекторуудад дохио иржээ. Мөргөлдөөний үр дүнд таталцлын долгион мөн гэдгийг батлахын тулд эрдэмтэд маш их удсан.
Нүхний мөргөлдөөн нь гэрлийн хагасын хурдтай буюу ойролцоогоор 150,792,458 м/с хурдтай явагдсан.
“Ньютоны таталцлыг хавтгай орон зайд дүрсэлсэн бөгөөд Эйнштейн үүнийг цаг хугацааны хавтгайд шилжүүлж, түүнийг нугалж байна гэж таамагласан. Таталцлын харилцан үйлчлэл маш сул байна. Дэлхий дээр таталцлын долгион үүсгэх туршилт хийх боломжгүй юм. Тэднийг хар нүхнүүд нийлсний дараа л нээсэн. Илрүүлэгч 10-19 метрийн зайд шилжсэн гэж төсөөлөөд үз дээ. Та үүнийг гараараа мэдрэхгүй. Зөвхөн маш нарийн багажийн тусламжтайгаар. Үүнийг хэрхэн хийх вэ? Шилжилтийг тэмдэглэсэн лазер туяа нь өвөрмөц шинж чанартай байв. LIGO-ийн хоёр дахь үеийн лазер таталцлын антенн 2015 онд ашиглалтад орсон. Мэдрэмж нь таталцлын эмгэгийг сард ойролцоогоор нэг удаа илрүүлэх боломжтой болгодог. Энэ бол дэвшилтэт ертөнц бөгөөд Америкийн шинжлэх ухаан дэлхий дээр илүү үнэн зөв зүйл байхгүй; Энэ нь стандарт квант мэдрэмжийн хязгаарыг даван туулж чадна гэж найдаж байна" гэж нээлтээ тайлбарлав. Сергей Вятчанин, Москвагийн Улсын Их Сургуулийн Физикийн тэнхимийн ажилтан ба LIGO-ийн хамтын ажиллагаа.
Квантын механик дахь стандарт квант хязгаар (SQL) нь операторын тодорхойлсон аливаа хэмжигдэхүүнийг өөр өөр цаг үед өөртэйгөө солигддоггүй, тасралтгүй эсвэл дахин дахин хэмжих нарийвчлалд тавьсан хязгаарлалт юм. 1967 онд В.Б.Брагинский таамаглаж байсан бөгөөд Стандарт квант хязгаар (SQL) гэсэн нэр томъёог хожим Торн санал болгосон. SKP нь Heisenberg-ийн тодорхойгүй байдлын харьцаатай нягт холбоотой.
Дүгнэж хэлэхэд Валерий Митрофанов цаашдын судалгааны төлөвлөгөөний талаар ярив.
“Энэ нээлт нь шинэ таталцлын долгионы одон орон судлалын эхлэл юм. Таталцлын долгионы сувгаар бид орчлон ертөнцийн талаар илүү ихийг мэдэх болно гэж найдаж байна. Бид материйн зөвхөн 5% -ийн найрлагыг мэддэг, үлдсэн хэсэг нь нууц юм. Таталцлын мэдрэгч нь тэнгэрийг "таталцлын долгион" хэлбэрээр харах боломжийг танд олгоно. Ирээдүйд бид бүх зүйлийн эхлэлийг, өөрөөр хэлбэл Их тэсрэлтийн реликт цацрагийг харж, тэр үед яг юу болсныг ойлгох болно гэж найдаж байна."
Таталцлын долгионыг 1916 онд буюу одоогоос яг 100 жилийн өмнө Альберт Эйнштейн анх санаачилсан. Долгионуудын тэгшитгэл нь харьцангуйн онолын тэгшитгэлийн үр дагавар бөгөөд хамгийн энгийн аргаар гаргаж авдаггүй.
Канадын онолын физикч Клиффорд Бургесс өмнө нь 36 ба 29 нарны масстай хар нүхнүүдийн хоёртын систем 62 нарны масстай биетэд нийлснээс үүссэн таталцлын цацрагийг ажиглалтын газар илрүүлсэн гэсэн захидал нийтэлсэн. Мөргөлдөөн ба тэгш бус таталцлын уналт нь секундын нэг хэсэг үргэлжилдэг бөгөөд энэ хугацаанд системийн массын 50 хүртэлх хувийг эзэлдэг энерги нь таталцлын цацраг буюу орон зай-цаг хугацааны долгионд алдагддаг.
Таталцлын долгион нь таталцлын ихэнх онолуудад хувьсах хурдатгалтай таталцагч биетүүдийн хөдөлгөөнөөс үүсдэг таталцлын долгион юм. Таталцлын хүчний харьцангуй сул дорой байдлын улмаас (бусадтай харьцуулахад) эдгээр долгион нь маш бага хэмжээтэй байх ёстой бөгөөд үүнийг бүртгэхэд хэцүү байдаг. Тэдний оршин тогтнохыг зуун жилийн өмнө Альберт Эйнштейн таамаглаж байсан.
Гараа даллавал таталцлын долгион орчлон ертөнц даяар гүйнэ.
С.Попов, М.Прохоров. Орчлон ертөнцийн хий үзэгдэл долгион
Хэдэн арван жил хүлээгдэж байсан астрофизикийн нэгэн үйл явдал боллоо. Хагас зуун жилийн эрэл хайгуулын үр дүнд Эйнштейний зуун жилийн өмнө таамаглаж байсан таталцлын долгион, орон зай цаг хугацааны чичиргээ эцэст нь нээгдэв. 2015 оны 9-р сарын 14-ний өдөр сайжруулсан LIGO ажиглалтын төв нь ойролцоогоор 1.3 тэрбум гэрлийн жилийн зайд орших алс холын галактикт 29 ба 36 нарны масстай хоёр хар нүх нийлснээр үүссэн таталцлын долгионыг илрүүлжээ. Таталцлын долгионы одон орон судлал нь физикийн бүрэн эрхт салбар болсон; Энэ нь бидэнд Орчлон ертөнцийг ажиглах шинэ арга замыг нээж өгсөн бөгөөд хүчтэй таталцлын урьд өмнө хүрч байгаагүй нөлөөг судлах боломжийг бидэнд олгоно.
Таталцлын долгион
Та таталцлын янз бүрийн онолыг гаргаж болно. Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хуулиар бид зөвхөн нэг илрэлээр хязгаарлагдах юм бол тэдгээр нь бүгд бидний ертөнцийг адилхан сайн дүрслэх болно. Гэхдээ нарны аймгийн хэмжээнд туршилтаар туршиж үзсэн өөр илүү нарийн таталцлын нөлөөнүүд байдаг бөгөөд тэдгээр нь харьцангуйн ерөнхий онол (GR) гэсэн тодорхой онолыг харуулж байна.
Харьцангуйн ерөнхий онол бол зүгээр нэг томъёоны багц биш, энэ нь таталцлын мөн чанарын үндсэн үзэл юм. Хэрэв ердийн физикийн хувьд орон зай нь зөвхөн арын дэвсгэр, физик үзэгдлийн сав болж үйлчилдэг бол GTR-д энэ нь өөрөө үзэгдэл болж, GTR хуулийн дагуу өөрчлөгддөг динамик хэмжигдэхүүн болдог. Гөлгөр дэвсгэртэй харьцуулахад орон зай-цаг хугацааны эдгээр гажуудал буюу геометрийн хэлээр орон-цаг хугацааны хэмжүүрийн гажуудал нь таталцлын хүч мэт мэдрэгддэг. Товчхондоо харьцангуйн ерөнхий онол таталцлын геометрийн гарал үүслийг илчилдэг.
Харьцангуйн ерөнхий онол нь таталцлын долгион гэсэн чухал таамаглалтай. Эдгээр нь орон зай-цаг хугацааны гажуудал бөгөөд "эх сурвалжаас салж", өөрийгөө тэтгэж, холдох чадвартай. Энэ бол таталцал өөрөө, хэний ч биш, өөрийнх нь юм. Альберт Эйнштейн эцэст нь 1915 онд харьцангуйн ерөнхий онолыг томъёолсон бөгөөд түүний гаргаж авсан тэгшитгэлүүд ийм долгион байх боломжтой гэдгийг бараг тэр даруй ойлгосон.
Аливаа шударга онолын нэгэн адил харьцангуйн ерөнхий онолын ийм тодорхой таамаглалыг туршилтаар баталгаажуулах ёстой. Аливаа хөдөлж буй бие нь таталцлын долгионыг ялгаруулж болно: гаригууд, дээш шидсэн чулуу эсвэл гарын долгион. Гэсэн хэдий ч асуудал нь таталцлын харилцан үйлчлэл маш сул байгаа тул ямар ч туршилтын төхөөрөмж энгийн "ялгаруулагч" -аас таталцлын долгионы ялгаралтыг илрүүлж чадахгүй.
Хүчтэй долгионыг "хөөх" тулд та орон зай-цаг хугацааг ихээхэн гажуудуулах хэрэгтэй. Тохиромжтой сонголт бол таталцлын радиусын дарааллын зайд ойрхон бүжиглэж бие биенээ тойрон эргэлддэг хоёр хар нүх юм (Зураг 2). Метрийн гажуудал нь маш хүчтэй байх тул энэ хосын энергийн мэдэгдэхүйц хэсэг нь таталцлын долгионд ялгарах болно. Эрчим хүчээ алдаж, хосууд ойртож, илүү хурдан эргэлдэж, хэмжигдэхүүнийг улам бүр гажуудуулж, илүү хүчтэй таталцлын долгион үүсгэх болно - эцэст нь энэ хосын бүх таталцлын талбарт эрс өөрчлөлт гарч, хоёр хар нүх нэгдэх хүртэл. нэг.
Хар нүхнүүдийн нэгдэл нь асар их хүч чадлын тэсрэлт боловч зөвхөн энэ бүх ялгарах энерги гэрэлд биш, бөөмс биш, харин сансар огторгуйн чичиргээнд ордог. Гаргасан энерги нь хар нүхний анхны массын мэдэгдэхүйц хэсгийг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ цацраг нь секундын багахан хугацаанд цацагдах болно. Үүнтэй төстэй хэлбэлзэл нь нейтрон оддын нэгдлээс үүсэх болно. Бага зэрэг сул таталцлын долгионы энерги ялгарах нь суперновагийн цөм нурах зэрэг бусад процессуудыг дагалддаг.
Хоёр авсаархан объектын нэгдлээс үүссэн таталцлын долгион нь маш тодорхой, сайн тооцоолсон дүр төрхтэй бөгөөд үүнийг Зураг дээр үзүүлэв. 3. Хэлбэлзлийн хугацаа нь бие биенээ тойрсон хоёр биетийн тойрог замын хөдөлгөөнөөр тодорхойлогддог. Таталцлын долгион нь энергийг зөөдөг; Үүний үр дүнд объектууд хоорондоо ойртож, илүү хурдан эргэлддэг - энэ нь хэлбэлзлийн хурдатгал болон далайц нэмэгдэхэд хоёуланд нь харагддаг. Хэзээ нэгэн цагт нэгдэл үүсч, сүүлчийн хүчтэй долгион гарч, дараа нь өндөр давтамжийн "цагираг" дагалддаг ( дуугарах) - үүссэн хар нүхний чичиргээ нь бүх бөмбөрцөг бус гажуудлыг "шиддэг" (энэ үе шатыг зураг дээр харуулаагүй болно). Энэхүү онцлог шинж чанарыг мэдэх нь физикчдэд маш их чимээ шуугиантай детекторын өгөгдөлд ийм нэгдлийн сул дохиог хайхад тусалдаг.
Орон зай-цаг хугацааны хэмжигдэхүүн дэх хэлбэлзэл - асар том дэлбэрэлтийн таталцлын долгионы цуурай нь эх үүсвэрээс бүх чиглэлд орчлон ертөнц даяар тархах болно. Тэдний далайц нь цэгийн эх үүсвэрийн гэрэлтэлт нь түүнээс холдох тусам буурдагтай адил зайнаас багасдаг. Алс холын галактикаас дэлбэрэлт Дэлхийд хүрэхэд хэмжигдэхүүнүүдийн хэлбэлзэл нь 10-22 ба түүнээс ч бага байх болно. Өөрөөр хэлбэл бие биенээсээ бие биенээсээ хамааралгүй биетүүдийн хоорондын зай үе үе нэмэгдэж, ийм харьцангуй хэмжээгээр багасах болно.
Энэ тооны хэмжээний дарааллыг масштабын үүднээс авч үзэхэд хялбар байдаг (V. M. Липуновын нийтлэлийг үзнэ үү). Нейтрон одод эсвэл оддын массын хар нүхнүүд нэгдэх үед тэдгээрийн хажууд байгаа хэмжүүрийн гажуудал нь маш том буюу 0.1-ийн дараалалд байдаг тул таталцал хүчтэй байдаг. Ийм ноцтой гажуудал нь эдгээр объектын хэмжээ, өөрөөр хэлбэл хэдэн километрийн дарааллаар газар нутагт нөлөөлдөг. Эх үүсвэрээс холдох тусам хэлбэлзлийн далайц нь зайтай урвуу хамааралтайгаар буурдаг. Энэ нь 100 Mpc = 3·10 21 км-ийн зайд хэлбэлзлийн далайц 21 магнитудын дарааллаар буурч, ойролцоогоор 10 −22 болно гэсэн үг юм.
Мэдээжийн хэрэг, хэрэв нэгдэл манай гэр галактикт тохиолдвол Дэлхийд хүрэх орон зай-цаг хугацааны чичиргээ илүү хүчтэй болно. Гэхдээ ийм үйл явдал хэдэн мянган жилд нэг удаа тохиолддог. Тиймээс та зөвхөн хэдэн араваас хэдэн зуун мегапарсекийн зайд нейтрон одод эсвэл хар нүхний нэгдлийг мэдрэх чадвартай детекторт л найдаж болно, энэ нь олон мянга, сая галактикуудыг хамарна гэсэн үг юм.
Энд нэмж хэлэхэд таталцлын долгион байгаагийн шууд бус шинж тэмдэг аль хэдийн илэрсэн бөгөөд 1993 онд Физикийн Нобелийн шагнал хүртэж байсан. PSR B1913+16 хоёртын систем дэх пульсарын урт хугацааны ажиглалтууд нь таталцлын цацрагаас үүдэлтэй энергийн алдагдлыг тооцож үзэхэд тойрог замын хугацаа харьцангуй ерөнхий онолын таамаглаж байсантай яг ижил хурдаар буурдаг болохыг харуулсан. Энэ шалтгааны улмаас эрдэмтдийн бараг хэн нь ч таталцлын долгионы бодит байдалд эргэлздэггүй; Ганц асуулт бол тэднийг яаж барих вэ.
Хайлтын түүх
Таталцлын долгионыг хайх ажил хагас зуун жилийн өмнө эхэлсэн бөгөөд бараг тэр даруйдаа сенсаци болж хувирав. Мэрилэндийн их сургуулийн Жозеф Вебер анхны резонансын детекторыг зохион бүтээсэн: хажуу талдаа мэдрэмтгий пьезоэлектрик мэдрэгч бүхий, гаднах чичиргээнээс сайн чичиргээ тусгаарладаг хоёр метрийн цул хөнгөн цагаан цилиндр (Зураг 4). Таталцлын долгион өнгөрөхөд цилиндр нь орон зай-цаг хугацааны гажуудалтай цуурайтдаг бөгөөд мэдрэгч үүнийг бүртгэх ёстой. Вебер хэд хэдэн ийм детектор бүтээж, 1969 онд нэг хуралдааны үеэр тэдгээрийн уншилтыг шинжилсний дараа тэрээр "таталцлын долгионы дууг" бие биенээсээ хоёр километрийн зайтай хэд хэдэн мэдрэгч дээр нэгэн зэрэг бүртгэсэн тухайгаа шууд мэдээлэв (Ж. Вебер, 1969). Таталцлын цацрагийг илрүүлэх нотолгоо). Түүний зарласан хэлбэлзлийн далайц нь 10-16 гэсэн дарааллаар гайхалтай том, өөрөөр хэлбэл ердийн хүлээгдэж буй утгаас сая дахин их болсон. Веберийн захиасыг шинжлэх ухааны нийгэмлэг ихээхэн эргэлзээтэй хүлээж авсан; Түүгээр ч барахгүй ижил төстэй детектороор зэвсэглэсэн бусад туршилтын бүлгүүд дараа нь ижил төстэй дохиог барьж чадахгүй байв.
Гэсэн хэдий ч Веберийн хүчин чармайлт энэ бүхэл бүтэн судалгааны талбарт түлхэц өгч, долгионыг хайж эхэлсэн. 1970-аад оноос хойш Москвагийн Улсын Их Сургуулийн Владимир Брагинский болон түүний мэргэжил нэгт нөхдийн хүчин чармайлтаар ЗХУ мөн энэ уралдаанд орсон (таталцлын долгионы дохио байхгүй байгааг харна уу). Хэрвээ охин нүхэнд унавал... гэсэн зохиолд тэр үеийн тухай сонирхолтой түүх бий. Дашрамд хэлэхэд Брагинский бол квант оптик хэмжилтийн бүхэл бүтэн онолын сонгодог бүтээлүүдийн нэг юм; Тэрээр оптик хэмжилтийн гол хязгаарлалт болох стандарт квант хэмжилтийн хязгаарын тухай ойлголтыг анх гаргаж ирсэн бөгөөд тэдгээрийг зарчмын хувьд хэрхэн даван туулж болохыг харуулсан. Веберийн резонансын хэлхээг сайжруулж, угсралтын гүн хөргөлтийн ачаар дуу чимээ эрс багассан (эдгээр төслүүдийн жагсаалт, түүхийг үзнэ үү). Гэсэн хэдий ч ийм бүх металл илрүүлэгчийн нарийвчлал нь хүлээгдэж буй үйл явдлыг найдвартай илрүүлэхэд хангалтгүй хэвээр байсан бөгөөд үүнээс гадна тэд зөвхөн килогерц орчимд маш нарийн давтамжийн мужид цуурайтахаар тохируулагдсан байв.
Нэгээс олон резонансын объект ашигладаг детекторууд илүү ирээдүйтэй мэт санагдсан боловч хоорондоо холбоогүй, бие даасан дүүжлэгдсэн хоёр биет, жишээлбэл, хоёр толь хоорондын зайг хянадаг. Таталцлын долгионы улмаас үүссэн орон зайн чичиргээнээс болж толь хоорондын зай бага зэрэг том эсвэл бага байх болно. Түүнээс гадна гарны урт их байх тусам өгөгдсөн далайцтай таталцлын долгионы үнэмлэхүй шилжилт ихсэх болно. Эдгээр чичиргээ нь толин тусгалуудын хооронд гүйх лазер туяагаар мэдрэгддэг. Ийм схем нь 10 герцээс 10 килогерц хүртэлх өргөн давтамжийн муж дахь хэлбэлзлийг илрүүлэх чадвартай бөгөөд энэ нь хос нейтрон од эсвэл оддын масстай хар нүхнүүд нийлэх хүрээ юм.
Мишельсоны интерферометр дээр суурилсан энэхүү санааны орчин үеийн хэрэгжилт нь иймэрхүү харагдаж байна (Зураг 5). Толин тусгалуудыг хоёр урт, хэдэн километрийн урттай, бие биенээсээ перпендикуляр вакуум камерт өлгөдөг. Суурилуулалтын үүдэнд лазер туяа хуваагдаж, хоёр танхимаар дамжин өнгөрч, толин тусгалаас ойж, буцаж ирээд тунгалаг толинд дахин нэгддэг. Оптик системийн чанарын хүчин зүйл нь туйлын өндөр тул лазер туяа нь нэг удаа нааш цааш дамжихгүй, харин энэхүү оптик резонаторт удаан хугацаагаар үлддэг. "Чимээгүй" төлөвт хоёр цацраг дахин нийлсний дараа мэдрэгчийн чиглэлд бие биенээ цуцалж, дараа нь фотодетектор бүрэн сүүдэрт байхаар уртыг сонгоно. Гэвч таталцлын долгионы нөлөөн дор толин тусгалууд микроскопийн зайд шилжих үед хоёр цацрагийн нөхөн олговор бүрэн бус болж, фотодетектор гэрлийг барьж авдаг. Мөн офсет илүү хүчтэй байх тусам гэрэл мэдрэгч илүү тод гэрэлтэх болно.
"Микроскоп нүүлгэн шилжүүлэлт" гэсэн үгс нь үр нөлөөний нарийн мэдрэмжийг илэрхийлэхэд ойртдоггүй. Толин тусгалуудыг гэрлийн долгионы уртаар, өөрөөр хэлбэл микроноор солих нь ямар ч заль мэхгүйгээр ч анзаарагдахад хялбар байдаг. Гэхдээ гарны урт 4 км бол энэ нь 10-10 далайцтай орон зай-цаг хугацааны хэлбэлзэлтэй тохирч байна. Толин тусгалуудыг атомын диаметрээр нүүлгэж байгааг анзаарах нь бас асуудал биш юм - энэ нь хэдэн мянган удаа нааш цааш гүйж, хүссэн фазын шилжилтийг олж авах лазер туяаг асаахад хангалттай. Гэхдээ энэ нь мөн дээд тал нь 10 -14-ийг өгдөг. Мөн бид шилжилтийн хэмжүүрээс хэдэн сая дахин буурах хэрэгтэй, өөрөөр хэлбэл толин тусгал шилжилтийг нэг атомаар ч биш, харин атомын цөмийн мянганы нэгээр бүртгэж сурах хэрэгтэй!
Энэхүү гайхалтай технологид хүрэх замд физикчид олон бэрхшээлийг даван туулах шаардлагатай болсон. Тэдгээрийн зарим нь зөвхөн механик шинж чанартай байдаг: гаднах чичиргээнээс аль болох ангижрахын тулд та өөр суспенз дээр өлгөгдсөн, гурав дахь дүүжлүүр гэх мэт том толь өлгөх хэрэгтэй. Бусад асуудлууд нь мөн багажийн шинж чанартай боловч оптик юм. Жишээлбэл, оптик системд эргэлдэж буй цацраг нь илүү хүчтэй байх тусам толин тусгалуудын шилжилтийг гэрэл мэдрэгч илрүүлж болно. Гэхдээ хэт хүчтэй цацраг нь оптик элементүүдийг жигд бус халаах бөгөөд энэ нь цацрагийн шинж чанарт сөргөөр нөлөөлнө. Энэ нөлөөг ямар нэгэн байдлаар нөхөх ёстой бөгөөд үүний тулд 2000-аад онд энэ сэдвээр бүхэл бүтэн судалгааны хөтөлбөрийг эхлүүлсэн (энэ судалгааны талаархи түүхийг "Өндөр мэдрэмтгий таталцлын долгион илрүүлэгч рүү хүрэх замд саад тотгорыг даван туулах тухай мэдээг үзнэ үү" ”, 2006-06-27). Эцэст нь, хөндий дэх фотонуудын квант үйлдэл, тодорхойгүй байдлын зарчимтай холбоотой үндсэн физик хязгаарлалтууд байдаг. Тэд мэдрэгчийн мэдрэмжийг стандарт квант хязгаар гэж нэрлэдэг утгыг хязгаарладаг. Гэсэн хэдий ч физикчид лазерын гэрлийн ухаалгаар бэлтгэсэн квант төлөвийг ашиглан үүнийг даван туулж сурсан (J. Aasi et al., 2013. Гэрлийн шахагдсан төлөвийг ашиглан LIGO таталцлын долгион илрүүлэгчийн мэдрэг чанарыг сайжруулсан).
Таталцлын долгионы төлөөх уралдаанд улс орнуудын бүхэл бүтэн жагсаалт оролцож байна; Орос улс Баксан обсерваторид өөрийн гэсэн суурилуулалттай бөгөөд энэ тухай Дмитрий Завилгельскийн алдартай шинжлэх ухааны баримтат кинонд дүрсэлсэн байдаг. "Долгион ба бөөмсийг хүлээж байна". Энэ уралдааны тэргүүлэгчид нь одоо Америкийн LIGO төсөл ба Италийн Virgo илрүүлэгч гэсэн хоёр лаборатори юм. LIGO нь Ханфорд (Вашингтон муж) болон Ливингстон (Луизиана) хотуудад байрладаг бөгөөд бие биенээсээ 3000 км зайд тусгаарлагдсан хоёр ижил детекторыг агуулдаг. Хоёр тохиргоотой байх нь хоёр шалтгааны улмаас чухал юм. Нэгдүгээрт, дохиог хоёр мэдрэгч нэгэн зэрэг харсан тохиолдолд л бүртгэгдсэн гэж үзнэ. Хоёрдугаарт, хоёр суурилуулалтад таталцлын долгионы ирэлтийн зөрүүгээр - энэ нь 10 миллисекунд хүрч чаддаг - энэ дохио тэнгэрийн аль хэсгээс ирснийг ойролцоогоор тодорхойлох боломжтой. Хоёр детектортой бол алдаа маш их байх болно, гэхдээ Virgo ашиглалтад ороход нарийвчлал мэдэгдэхүйц нэмэгдэх болно.
Хатуухан хэлэхэд таталцлын долгионыг интерферометрээр илрүүлэх санааг анх 1962 онд Зөвлөлтийн физикч М.Е.Герценштейн, В.И.Пустовойт нар дэвшүүлсэн. Тэр үед лазерыг дөнгөж зохион бүтээж байсан бөгөөд Вебер өөрийн резонансын мэдрэгчийг бүтээж эхэлжээ. Гэсэн хэдий ч энэ нийтлэл Баруунд анзаарагдаагүй бөгөөд үнэнийг хэлэхэд бодит төслүүдийг боловсруулахад нөлөөлөөгүй (Таталцлын долгион илрүүлэх физикийн түүхэн тоймыг үзнэ үү: резонансын ба интерферометрийн детектор).
LIGO таталцлын ажиглалтын газрыг байгуулах нь Массачусетсийн Технологийн Институт (MIT) болон Калифорнийн Технологийн Институт (Калтех) гурван эрдэмтний санаачилга юм. Эдгээр нь интерферометрийн таталцлын долгионы детекторын санааг хэрэгжүүлсэн Райнер Вайсс, илрүүлэхэд хангалттай лазер гэрлийн тогтвортой байдлыг олж авсан Рональд Древер, одоо олон нийтэд сайн танигдсан төслийн онолч Кип Торн нар юм. "Intersllar" киноны шинжлэх ухааны зөвлөхөөр. Та LIGO-ийн эхэн үеийн түүхийн талаар Райнер Вайстай саяхан хийсэн ярилцлага болон Жон Прескилийн дурсамжаас уншиж болно.
Таталцлын долгионыг интерферометрээр илрүүлэх төсөлтэй холбоотой үйл ажиллагаа 1970-аад оны сүүлээр эхэлсэн бөгөөд эхэндээ олон хүмүүс энэ ажлыг хэрэгжүүлэх боломжтой гэдэгт эргэлзэж байв. Гэсэн хэдий ч хэд хэдэн анхны загваруудыг үзүүлсний дараа одоогийн LIGO загварыг бичиж, батлав. Энэ нь 20-р зууны сүүлийн арван жилд баригдсан.
Хэдийгээр төслийн анхны түлхэц нь АНУ-аас ирсэн ч LIGO бол үнэхээр олон улсын төсөл юм. Үүнд 15 улс санхүүгийн болон оюуны хөрөнгө оруулалт хийсэн бөгөөд мянга гаруй хүн хамтын ажиллагааны гишүүн юм. Төслийг хэрэгжүүлэхэд Зөвлөлт ба Оросын физикчид чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. LIGO төслийг хэрэгжүүлэхэд Москвагийн Улсын Их Сургуулийн Владимир Брагинскийн аль хэдийн дурдсан бүлэг эхнээсээ идэвхтэй оролцож, дараа нь Нижний Новгородын Хэрэглээний Физикийн Хүрээлэн мөн хамтын ажиллагаанд нэгдсэн.
LIGO ажиглалтын төв нь 2002 онд ажиллаж эхэлсэн бөгөөд 2010 он хүртэл зургаан удаа шинжлэх ухааны ажиглалтын хуралдаан зохион байгуулжээ. Таталцлын долгионы тэсрэлт найдвартай илрээгүй бөгөөд физикчид зөвхөн ийм үйл явдлын давтамжийн дээд хязгаарыг тогтоох боломжтой байв. Гэсэн хэдий ч энэ нь тэднийг тийм ч их гайхшруулсангүй: детекторын "сонсож" байсан орчлон ертөнцийн энэ хэсэгт хангалттай хүчтэй сүйрлийн магадлал бага байсан: ойролцоогоор хэдэн арван жилд нэг удаа.
Барианы шугам
2010-2015 онуудад LIGO болон Virgo-ийн хамтын ажиллагаа нь тоног төхөөрөмжийг эрс шинэчилсэн (Гэхдээ Virgo бэлтгэлийн шатандаа байгаа). Тэгээд одоо удаан хүлээсэн бай шууд харагдана. LIGO - эс тэгвээс aLIGO ( Нарийвчилсан LIGO) - одоо 60 мегапарсекийн зайд нейтрон од, хар нүхнүүд хэдэн зуун мегапарсекийн зайд үүссэн тэсрэлтийг барихад бэлэн байв. Таталцлын долгионыг сонсоход нээлттэй Орчлон ертөнцийн хэмжээ өмнөх хуралдаануудтай харьцуулахад арав дахин нэмэгдсэн байна.
Дараагийн таталцлын долгионы тэсрэлт хэзээ, хаана болохыг таамаглах боломжгүй нь мэдээж. Гэхдээ шинэчлэгдсэн детекторуудын мэдрэмтгий чанар нь жилд хэд хэдэн нейтрон оддын нийлэлтийг тооцох боломжтой болсон тул эхний дөрвөн сарын ажиглалтын хуралдааны үеэр анхны дэлбэрэлтийг аль хэдийн хүлээж байсан. Хэрэв бид хэдэн жил үргэлжилсэн бүхэл бүтэн aLIGO төслийн талаар ярих юм бол шийдвэр нь маш тодорхой байсан: тэсрэлтүүд ар араасаа унах болно, эсвэл ерөнхий харьцангуйн ямар нэг зүйл үндсэндээ ажиллахгүй байна. Аль аль нь том нээлт болно.
2015 оны 9-р сарын 18-наас 2016 оны 1-р сарын 12-ны хооронд aLIGO-ийн ажиглалтын анхны хуралдаан боллоо. Энэ бүх хугацаанд таталцлын долгионыг бүртгэсэн тухай цуу яриа интернетээр тархсан боловч хамтын ажиллагаа чимээгүй хэвээр байв: "Бид мэдээлэл цуглуулж, дүн шинжилгээ хийж байгаа бөгөөд үр дүнг мэдээлэхэд хараахан бэлэн болоогүй байна." Шинжилгээний явцад хамтын ажиллагааны гишүүд өөрсдөө жинхэнэ таталцлын долгионыг харж байгаа гэдэгт бүрэн итгэлтэй байж чадахгүй байгаа нь нэмэлт сонирхол татсан юм. LIGO-д компьютерийн үүсгэсэн тэсрэлтийг хааяа бодит мэдээллийн урсгалд зохиомлоор оруулдаг нь баримт юм. Үүнийг "сохор тарилга" гэж нэрлэдэг бөгөөд бүх бүлгээс зөвхөн гурван хүн (!) үүнийг дур мэдэн гүйцэтгэдэг системд хандах боломжтой. Багийнхан энэ өсөлтийг хянаж, хариуцлагатай дүн шинжилгээ хийж, шинжилгээний хамгийн сүүлийн шатанд л "хөрүүд илэрсэн" бөгөөд хамтын ажиллагааны гишүүд энэ нь бодит үйл явдал уу эсвэл сонор сэрэмжтэй байдлын шалгуур уу гэдгийг олж мэдэх ёстой. Дашрамд дурдахад, 2010 онд ийм нэгэн тохиолдлоор нийтлэл бичих хэмжээнд хүрсэн боловч илрүүлсэн дохио нь зүгээр л "сохор чихмэл" болж хувирсан.
Уянгын ухралт
Энэ мөчийн баяр ёслолыг дахин мэдрэхийн тулд би энэ түүхийг нөгөө талаас, шинжлэх ухааны дотоод талаас нь харахыг санал болгож байна. Шинжлэх ухааны нарийн төвөгтэй, хүртээмжгүй ажил хэдэн жилийн турш хариулах боломжгүй хэвээр байвал энэ нь ердийн ажлын мөч юм. Энэ нь нэгээс олон үеийн туршид өгөөж өгөхгүй бол үүнийг огт өөрөөр хүлээн авдаг.
Сургуулийн сурагч байхдаа та шинжлэх ухааны алдартай ном уншиж, шийдвэрлэхэд хэцүү, гэхдээ аймшигтай сонирхолтой шинжлэх ухааны оньсоготой танилцдаг. Оюутан байхдаа та физикийн чиглэлээр суралцаж, илтгэл тавьж, заримдаа тохиромжтой ч бай, үгүй ч бай эргэн тойрныхоо хүмүүс танд түүний оршин байгааг сануулдаг. Дараа нь та өөрөө шинжлэх ухаан хийж, физикийн өөр чиглэлээр ажилладаг, гэхдээ үүнийг шийдэх амжилтгүй оролдлогуудын талаар байнга сонсдог. Мэдээжийн хэрэг та хаа нэгтээ үүнийг шийдвэрлэхийн тулд идэвхтэй хүчин чармайлт гаргаж байгааг ойлгож байгаа ч гадны хүний хувьд эцсийн үр дүн өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Асуудлыг статик дэвсгэр, чимэглэл, физикийн мөнхийн, бараг өөрчлөгдөөгүй элемент гэж таны шинжлэх ухааны амьдралын хэмжүүр гэж үздэг. Үргэлж байсан, байх ч ажил шиг.
Тэгээд дараа нь - тэд үүнийг шийддэг. Гэнэт, хэдэн өдрийн масштабаар та дэлхийн физик дүр төрх өөрчлөгдсөнийг мэдэрч, одоо үүнийг өөр нэр томъёогоор томъёолж, өөр асуулт асуух ёстой.
Таталцлын долгионыг хайж байгаа хүмүүсийн хувьд энэ даалгавар мэдээж өөрчлөгдөөгүй. Тэд зорилгоо хардаг, юунд хүрэх ёстойг мэддэг. Мэдээжийн хэрэг, байгаль тэднийг хагас замд нь угтаж, ойр орчмын галактикт хүчтэй цацрах болно гэж найдаж байгаа ч тэр үед байгаль нь тийм ч их дэмжлэг үзүүлэхгүй байсан ч эрдэмтэдээс нуугдаж чадахгүй гэдгийг тэд ойлгож байна. . Тэд техникийн зорилгодоо яг хэзээ хүрч чадах вэ гэдэг цорын ганц асуулт юм. Хэдэн арван жилийн турш таталцлын долгионыг хайж байсан хүний энэ мэдрэмжийн тухай түүхийг аль хэдийн дурдсан киноноос сонсож болно. "Долгион ба бөөмсийг хүлээж байна".
Нээлт
Зураг дээр. Зураг 7-д үндсэн үр дүнг харуулав: хоёр детекторын тэмдэглэсэн дохионы профайл. Дуу чимээний дэвсгэр дээр хүссэн хэлбэрийн хэлбэлзэл эхлээд сул гарч, дараа нь далайц, давтамж нэмэгдэж байгааг харж болно. Тоон симуляцийн үр дүнтэй харьцуулах нь ямар объектууд нэгдэж байгааг олж мэдэх боломжийг бидэнд олгосон: эдгээр нь ойролцоогоор 36 ба 29 нарны масстай хар нүхнүүд бөгөөд 62 нарны масстай нэг хар нүхэнд нийлсэн (бүгд алдаа Эдгээр тоонууд нь 90% -ийн итгэлцлийн интервалтай тохирч байгаа нь 4 нарны масс юм). Үүссэн хар нүх нь урьд өмнө ажиглагдсан хамгийн хүнд оддын масстай хар нүх болохыг зохиогчид тэмдэглэжээ. Анхны хоёр биет болон эцсийн хар нүхний нийт массын зөрүү нь нарны масс 3±0.5 байна. Энэхүү таталцлын массын согогийг 20 миллисекунд орчимд ялгарах таталцлын долгионы энерги болгон бүрэн хувиргасан. Тооцооллоор таталцлын долгионы оргил хүч 3.6·10 56 эрг/с буюу массын хувьд ойролцоогоор 200 нарны масс/секундэд хүрсэн байна.
Илэрсэн дохионы статистик ач холбогдол нь 5.1σ байна. Өөрөөр хэлбэл, эдгээр статистик хэлбэлзэл нь хоорондоо давхцаж, санамсаргүй тохиолдлоор ийм тэсрэлт үүсгэсэн гэж үзвэл ийм үйл явдал 200 мянган жил хүлээх шаардлагатай болно. Энэ нь илрүүлсэн дохио нь хэлбэлзэл биш гэдгийг итгэлтэйгээр хэлэх боломжийг бидэнд олгодог.
Хоёр детекторын хоорондох хугацааны саатал ойролцоогоор 7 миллисекунд байв. Энэ нь дохио ирэх чиглэлийг тооцоолох боломжтой болсон (Зураг 9). Зөвхөн хоёр детектор байдаг тул нутагшуулалт нь маш ойролцоо болсон: параметрийн хувьд тохиромжтой селестиел бөмбөрцгийн бүс нь 600 квадрат градус юм.
LIGO-ийн хамтын ажиллагаа нь зөвхөн таталцлын долгионыг бүртгэх баримтыг хэлэхээр хязгаарлагдахгүй бөгөөд энэ ажиглалт нь астрофизикт үзүүлэх нөлөөллийн анхны шинжилгээг хийсэн. Тухайн өдөр сэтгүүлд нийтлэгдсэн GW150914 хоёртын хар нүхний нэгдлийн астрофизик үр дагавар гэсэн өгүүлэлд Астрофизикийн сэтгүүлийн захидал, зохиогчид ийм хар нүхний нэгдэх давтамжийг тооцоолсон. Үүний үр дүнд жилд нэг шоо гигапарсек тутамд дор хаяж нэг нэгдэх нь энэ талаар хамгийн өөдрөг загваруудын таамаглалтай нийцэж байна.
Таталцлын долгион бидэнд юу хэлж өгдөг
Олон арван жилийн эрэл хайгуулын үр дүнд шинэ үзэгдлийг нээсэн нь төгсгөл биш, харин физикийн шинэ салбарын эхлэл юм. Мэдээжийн хэрэг, хоёр харын нэгдлээс үүсэх таталцлын долгионыг бүртгэх нь өөрөө чухал юм. Энэ бол хар нүх, давхар хар нүх, таталцлын долгионы бодит байдлын шууд нотолгоо бөгөөд ерөнхийдөө харьцангуйн ерөнхий онолын үндэс болсон таталцлын геометрийн хандлага зөв байдгийн баталгаа юм. Гэхдээ физикчдийн хувьд таталцлын долгионы одон орон судлал нь судалгааны шинэ хэрэгсэл болж, урьд өмнө нь боломжгүй байсан зүйлийг судлах боломжтой болж байгаа нь үнэ цэнэтэй зүйл биш юм.
Нэгдүгээрт, энэ бол орчлон ертөнцийг үзэх, сансрын сүйрлийг судлах шинэ арга юм. Таталцлын долгионы хувьд ямар ч саад бэрхшээл байхгүй; Тэд бие даасан байдаг: тэдний профайл нь тэднийг төрүүлсэн үйл явцын талаархи мэдээллийг агуулдаг. Эцэст нь хэлэхэд, хэрэв нэг том дэлбэрэлт нь оптик, нейтрино, таталцлын тэсрэлт үүсгэдэг бол бид бүгдийг нь барьж, бие биетэйгээ харьцуулж, тэнд юу болсон талаар урьд өмнө нь олж чадаагүй нарийн ширийн зүйлийг ойлгохыг оролдож болно. Нэг үйл явдлын ийм өөр өөр дохиог барьж, харьцуулах чадвартай байх нь бүх дохионы одон орон судлалын гол зорилго юм.
Таталцлын долгионы детекторууд илүү мэдрэмтгий болох үед орон зай-цаг хугацааны чичиргээг нэгдэх мөчид биш, харин түүнээс хэдхэн секундын өмнө илрүүлэх боломжтой болно. Тэд анхааруулах дохиогоо ажиглалтын станцуудын ерөнхий сүлжээнд автоматаар илгээх бөгөөд астрофизикийн дуран хиймэл дагуулууд санал болгож буй нэгдэх координатыг тооцоолсны дараа эдгээр секундын дотор хүссэн чиглэлд эргэж, оптик тэсрэлтээс өмнө тэнгэрийн зургийг авч эхлэх болно. эхэлдэг.
Хоёрдугаарт, таталцлын долгионы тэсрэлт нь нейтрон оддын талаар шинэ зүйлийг сурах боломжийг бидэнд олгоно. Нейтрон оддын нэгдэл нь үнэн хэрэгтээ нейтрон одод дээр хийсэн хамгийн сүүлийн үеийн туршилт бөгөөд байгаль бидний төлөө хийж чадах хамгийн эрс тэс туршилт бөгөөд үзэгчдийн хувьд бид зөвхөн үр дүнг нь ажиглах хэрэгтэй болно. Ийм нэгдлийн ажиглалтын үр дагавар нь янз бүр байж болно (Зураг 10), тэдгээрийн статистикийг цуглуулснаар бид нейтрон оддын ийм чамин орчин дахь зан төлөвийг илүү сайн ойлгож чадна. Энэ чиглэлийн өнөөгийн байдлын тоймыг саяхан хэвлэгдсэн С.Россвог, 2015. Авсаархан хоёртын нэгдлийн олон мессенжерийн зураг.
Гуравдугаарт, суперновагаас гарч буй тэсрэлтийг бүртгэж, оптик ажиглалттай харьцуулах нь сүйрлийн эхэн үед тэнд юу болж байгааг нарийвчлан ойлгох боломжтой болно. Одоо физикчид энэ үйл явцыг тоон загварчлахад бэрхшээлтэй хэвээр байна.
Дөрөвдүгээрт, таталцлын онолд хамрагдсан физикчдэд хүчтэй таталцлын нөлөөг судлах "лаборатори" бий. Өнөөг хүртэл харьцангуйн ерөнхий онолын бүх үр нөлөө нь сул талбар дахь таталцалтай шууд холбоотой байв. Сансар огторгуйн сүйрлийн оптик цуурайгаар дамжуулан орон зай-цаг хугацааны гажуудал өөртэйгөө хүчтэй харилцан үйлчилж эхлэхэд хүчтэй таталцлын нөхцөлд юу болдгийг бид таамаглаж чадна.
Тавдугаарт, таталцлын чамин онолыг турших шинэ боломж бий. Орчин үеийн физикт ийм олон онолууд байдаг, жишээлбэл, А.Н.Петровын "Таталцал" хэмээх алдартай номноос тэдэнд зориулсан бүлгийг үзнэ үү. Эдгээр онолуудын зарим нь сул талбарын хязгаарт харьцангуйн ерөнхий онолтой төстэй боловч таталцлын хүч маш хүчтэй болоход тэс өөр байж болно. Бусад нь таталцлын долгионы хувьд шинэ төрлийн туйлшрал байгааг хүлээн зөвшөөрч, гэрлийн хурдаас арай өөр хурдыг таамаглаж байна. Эцэст нь орон зайн нэмэлт хэмжээсүүдийг багтаасан онолууд байдаг. Таталцлын долгионд тулгуурлан тэдний талаар юу хэлэх вэ гэдэг нь нээлттэй асуулт боловч эндээс зарим мэдээлэл ашиг олох боломжтой нь тодорхой юм. Таталцлын долгионыг нээснээр юу өөрчлөгдөх тухай одон орон физикчдийн өөрсдийн санал бодлыг Постнаука сэтгүүлээс уншихыг зөвлөж байна.
Ирээдүйн төлөвлөгөө
Таталцлын долгионы одон орон судлалын хэтийн төлөв нь хамгийн урам зоригтой байдаг. Одоо зөвхөн aLIGO детекторын анхны, хамгийн богино ажиглалтын сесс дууссан бөгөөд энэ богино хугацаанд тодорхой дохио илэрсэн байна. Үүнийг хэлэх нь илүү зөв байх болно: анхны дохио нь албан ёсоор эхлэхээс өмнө баригдсан бөгөөд хамтын ажиллагаа нь дөрвөн сарын ажлынхаа талаар хараахан мэдээлээгүй байна. Хэн мэдэх вэ, магадгүй тэнд хэд хэдэн нэмэлт өргөлтүүд байгаа болов уу? Ямар нэг байдлаар, гэхдээ цаашлаад детекторуудын мэдрэмж нэмэгдэж, таталцлын долгионы ажиглалт хийх боломжтой ертөнцийн хэсэг өргөжих тусам бүртгэгдсэн үйл явдлын тоо нуранги шиг өсөх болно.
LIGO-Virgo сүлжээний хүлээгдэж буй сессийн хуваарийг Зураг дээр үзүүлэв. 11. Зургаан сарын хугацаатай хоёр дахь хуралдаан энэ оны сүүлээр эхлэх бөгөөд гурав дахь хуралдаан нь 2018 оныг бараг бүхэлд нь авч, үе шат бүрт детекторын мэдрэмж нэмэгдэнэ. Ойролцоогоор 2020 он гэхэд aLIGO нь төлөвлөсөн мэдрэмждээ хүрэх ёстой бөгөөд энэ нь мэдрэгч нь орчлон ертөнцийг биднээс алслагдсан нейтрон оддын нийлэлтийг 200 Mpc хүртэлх зайд судлах боломжийг олгоно. Илүү эрч хүчтэй хар нүхний нэгдэх үйл явдлуудын хувьд мэдрэмж нь бараг гигапарсек хүрч чаддаг. Ямар нэгэн байдлаар ажиглалт хийх боломжтой Орчлон ертөнцийн хэмжээ эхний сесстэй харьцуулахад хэдэн арван дахин нэмэгдэх болно.
Италийн шинэчлэгдсэн Virgo лаборатори мөн энэ оны сүүлээр ажиллах болно. Түүний мэдрэмтгий чанар нь LIGO-ээс арай бага боловч нэлээд сайн хэвээр байна. Гурвалжингийн аргын ачаар огторгуйд бие биенээсээ хол зайд байрлуулсан детекторуудын гурвалсан нь селестиел бөмбөрцөг дээрх эх үүсвэрийн байрлалыг илүү сайн сэргээх боломжийг олгоно. Хэрэв одоо хоёр детектортой бол нутагшуулах талбай нь хэдэн зуун квадрат градуст хүрвэл гурван мэдрэгч үүнийг хэдэн арван болгож бууруулна. Нэмж дурдахад яг ижил төстэй KAGRA гравитацийн долгионы антенныг Японд барьж байгаа бөгөөд 2-3 жилийн дараа ашиглалтад орох бөгөөд Энэтхэгт 2022 онд LIGO-Энэтхэг детекторыг эхлүүлэхээр төлөвлөж байна. Үүний үр дүнд хэдэн жилийн дараа таталцлын долгион мэдрэгч бүхий бүхэл бүтэн сүлжээ ажиллаж, дохиог тогтмол бүртгэх болно (Зураг 13).
Эцэст нь сансарт таталцлын долгионы хэрэгсэл, ялангуяа eLISA төслийг хөөргөхөөр төлөвлөж байна. Хоёр сарын өмнө анхны туршилтын хиймэл дагуулыг тойрог замд хөөргөсөн бөгөөд түүний даалгавар нь технологиудыг турших явдал юм. Таталцлын долгионыг бодитоор илрүүлэхэд хол байна. Гэвч энэ бүлэг хиймэл дагуулууд мэдээлэл цуглуулж эхлэхэд бага давтамжийн таталцлын долгионоор дамжуулан Орчлон ертөнцөд өөр нэг цонх нээгдэнэ. Таталцлын долгионд хандах энэхүү бүх долгионы арга нь талбайн урт хугацааны гол зорилго юм.
Зэрэгцээ байдал
Таталцлын долгионыг нээсэн нь сүүлийн жилүүдэд гурав дахь удаагаа физикчид бүх саад бэрхшээлийг даван туулж, манай ертөнцийн бүтцийн урьд өмнө мэдэгдээгүй нарийн ширийн зүйлийг олж мэдсэн юм. 2012 онд бараг хагас зуун жилийн өмнө таамаглаж байсан Хиггс бозоныг нээсэн. 2013 онд IceCube нейтрино детектор нь астрофизик нейтриногийн бодит байдлыг нотолж, өндөр энергитэй нейтриногоор дамжуулан цоо шинэ, урьд нь хүртээмжгүй байдлаар "орчлон ертөнцийг харж" эхэлсэн. Одоо байгаль дахин хүнд бууж өгөв: орчлон ертөнцийг ажиглах таталцлын долгионы "цонх" нээгдэж, үүний зэрэгцээ хүчтэй таталцлын нөлөөг шууд судлах боломжтой болжээ.
Энд байгалиас заяасан "үнэгүй" зүйл байхгүй гэж хэлэх ёстой. Эрэл маш удаан үргэлжилсэн боловч үр дүнд хүрсэнгүй, учир нь хэдэн арван жилийн өмнө төхөөрөмж эрчим хүч, цар хүрээ, мэдрэмжийн хувьд үр дүнд хүрээгүй. Техникийн бэрхшээл, өнгөрсөн жилүүдийн сөрөг үр дагавраар зогссонгүй, технологийн тогтвортой, зорилтот хөгжил нь зорилгод хүргэсэн юм.
Гурван тохиолдлын хувьд нээлтийн баримт нь төгсгөл биш, харин эсрэгээрээ судалгааны шинэ чиглэлийн эхлэл байсан бөгөөд энэ нь бидний ертөнцийг судлах шинэ хэрэгсэл болсон юм. Хиггс бозоны шинж чанаруудыг хэмжих боломжтой болсон бөгөөд энэ өгөгдөлд физикчид Шинэ Физикийн нөлөөг ялгахыг оролдож байна. Өндөр энергитэй нейтриногийн статистик нэмэгдсэний ачаар нейтрино астрофизик анхны алхмуудыг хийж байна. Наад зах нь таталцлын долгионы одон орон судлалаас ч мөн адил зүйлийг хүлээж байгаа бөгөөд өөдрөг үзэлтэй байх бүх шалтгаан бий.
Эх сурвалжууд:
1) LIGO Scientific Coll. болон Virgo Coll. Хоёртын хар нүхний нэгдэлээс таталцлын долгионыг ажиглах нь // Физик. Илч. Летт. 2016 оны 2-р сарын 11-нд нийтлэгдсэн.
2) Илрүүлэх баримтууд - үндсэн нээлтийн нийтлэлийг дагалдах техникийн нийтлэлүүдийн жагсаалт.
3) Э.Берти. Үзэл бодол: Хар нүхийг нэгтгэх анхны чимээ // Физик. 2016. V. 9. N. 17.
Шалгах материал:
1) Дэвид Блэйр нар. Таталцлын долгионы одон орон судлал: өнөөгийн байдал // arXiv: 1602.02872.
2) Бенжамин П.Эбботт болон LIGO шинжлэх ухааны хамтын ажиллагаа, Охины ордны хамтын ажиллагаа. Нарийвчилсан LIGO болон дэвшилтэт Virgo бүхий таталцлын долгионы шилжилтийг ажиглаж, нутагшуулах хэтийн төлөв // Амьд Илч. Харьцангуй. 2016. V. 19. N. 1.
3) О.Д.Агуиар. Резонансын массын таталцлын долгион илрүүлэгчийн өнгөрсөн, одоо ба ирээдүй // Res. Астрон. Астрофиз. 2011. V. 11. N. 1.
4) Таталцлын долгионыг хайх - сэтгүүлийн вэбсайт дээрх материалын сонголт Шинжлэх ухаантаталцлын долгионыг хайх тухай.
5) Мэттью Питкин, Стюарт Рейд, Шейла Роуэн, Жим Хоу. Таталцлын долгионыг интерферометрээр илрүүлэх (газар ба орон зай) // arXiv:1102.3355.
6) В.Б.Брагинский. Таталцлын долгионы одон орон судлал: хэмжих шинэ аргууд // UFN. 2000. T. 170. хуудас 743–752.
7) Питер Р.Саулсон.
Өчигдөр дэлхий нийтийг цочирдуулав: эрдэмтэд Эйнштейний зуун жилийн өмнө таамаглаж байсан таталцлын долгионыг нээсэн. Энэ бол нээлт юм. Орон зай-цаг хугацааны гажуудал (эдгээр нь таталцлын долгион - одоо бид юу болохыг тайлбарлах болно) LIGO ажиглалтын төвд нээсэн бөгөөд түүнийг үүсгэн байгуулагчдын нэг нь - та хэн гэж бодож байна вэ? -Кип Торн, номын зохиогч.
Бид таталцлын долгионыг нээх нь яагаад ийм чухал болохыг, Марк Зукербергийн хэлсэн үгийг хэлж, мэдээжийн хэрэг эхний хүнээс түүхийг хуваалцъя. Кип Торн, хэний ч адил төсөл хэрхэн хэрэгждэг, юу нь ер бусын байдаг, LIGO нь хүн төрөлхтний хувьд ямар ач холбогдолтой болохыг мэддэг. Тийм ээ, тийм ээ, бүх зүйл маш ноцтой юм.
Таталцлын долгионы нээлт
Шинжлэх ухааны ертөнц 2016 оны 2-р сарын 11-ний өдрийг үүрд дурсан санах болно. Энэ өдөр LIGO төслийн оролцогчид маш олон дэмий оролдлогын дараа таталцлын долгион олдсоныг зарлав. Энэ бол бодит байдал. Үнэндээ тэд арай эрт нээгдсэн: 2015 оны 9-р сард, харин өчигдөр нээлтийг албан ёсоор хүлээн зөвшөөрсөн. Эрдэмтэд физикийн салбарт Нобелийн шагнал хүртэх нь гарцаагүй гэж Guardian үзэж байна.
Таталцлын долгионы шалтгаан нь дэлхийгээс тэрбум гэрлийн жилийн өмнө үүссэн хоёр хар нүхний мөргөлдөөн юм. Манай орчлон ертөнц ямар том болохыг та төсөөлж байна уу! Хар нүхнүүд нь маш том биетүүд тул орон зай-цаг хугацааг бага зэрэг гажуудуулж долгион илгээдэг. Тиймээс усанд хаясан чулуунаас тархсан долгионтой төстэй долгионууд гарч ирдэг.
Жишээлбэл, өтний нүхнээс таталцлын долгион дэлхий рүү ирж байгааг ингэж төсөөлж болно. "Одод хоорондын." номноос авсан зураг. Хөшигний ард шинжлэх ухаан"
Үүссэн чичиргээ нь дуу болж хувирсан. Сонирхолтой нь таталцлын долгионы дохио нь бидний ярианы давтамжтай ойролцоогоор ирдэг. Тиймээс бид хар нүх хэрхэн мөргөлддөгийг чихээрээ сонсож чадна. Таталцлын долгион ямар сонсогдож байгааг сонс.
Тэгээд юу гэж бодож байна? Сүүлийн үед хар нүхнүүд урьд өмнө бодож байсан шиг бүтэцтэй биш байна. Гэвч тэдгээр нь зарчмын хувьд байдаг гэсэн нотолгоо огт байгаагүй. Тэгээд одоо байна. Хар нүхнүүд үнэхээр орчлон ертөнцөд "амьдарч" байдаг.
Эрдэмтэд сүйрлийг хар нүхнүүдийн нэгдэл гэж үздэг.
2-р сарын 11-нд 15 орны мянга гаруй эрдэмтдийг цуглуулсан томоохон хурал болов. Оросын эрдэмтэд ч байлцав. Тэгээд мэдээж Кип Торн байсан. "Энэ нээлт нь хүмүүсийн хувьд гайхалтай, гайхалтай эрэл хайгуулын эхлэл юм: Орчлон ертөнцийн муруй талыг хайх, судлах - орон зай-цаг хугацааны гажуудлаас үүссэн объект, үзэгдлүүд. Хар нүхний мөргөлдөөн ба таталцлын долгион нь бидний анхны гайхалтай жишээ юм” гэж Кип Торн хэлэв.
Таталцлын долгионыг хайх нь физикийн гол асуудлуудын нэг байсаар ирсэн. Одоо тэд олдсон. Мөн Эйнштейний суут ухаан дахин батлагдлаа.
10-р сард бид Оросын астрофизикч, шинжлэх ухааныг алдартай сурталчлагч Сергей Поповтой ярилцлаа. Тэр ус руу харж байгаа юм шиг харагдаж байсан! Намар: "Бид одоо шинэ нээлтүүдийн босгон дээр байгаа юм шиг санагдаж байна, энэ нь юуны түрүүнд LIGO болон VIRGO таталцлын долгион илрүүлэгчийн ажилтай холбоотой юм (Кип Торн LIGO төслийг бий болгоход томоохон хувь нэмэр оруулсан) .” Гайхалтай, тийм үү?
Таталцлын долгион, долгион мэдрэгч ба LIGO
За, одоо бага зэрэг физикийн талаар. Таталцлын долгион гэж юу болохыг ойлгохыг үнэхээр хүсдэг хүмүүст зориулав. Хоёр хар нүхний бие биенээ тойрон эргэлдэж, цагийн зүүний эсрэг эргэлдэж, улмаар мөргөлдөж буй шөрмөсний зураасыг уран сайхны дүрслэлээр үзүүлэв. Тендекс шугам нь түрлэгийн таталцлыг үүсгэдэг. Үргэлжлүүл. Хос хар нүхний гадаргуу дээр бие биенээсээ хамгийн алслагдсан хоёр цэгээс гарч буй шугамууд нь зурган дээрх зураачийн найзыг оролцуулаад замд таарсан бүх зүйлийг сунгадаг. Мөргөлдөөний хэсгээс гарч буй шугамууд нь бүх зүйлийг шахдаг.
Нүхнүүд бие биенээ тойрон эргэлдэхдээ зүлгэн дээрх эргэлдэх шүршигчээс урсаж буй усны урсгалыг санагдуулам шөрмөсөө дагуулан явдаг. "Оддын хоорондын." номын зурган дээр. Тайзны цаадах шинжлэх ухаан" - мөргөлддөг хос хар нүхнүүд хоорондоо цагийн зүүний эсрэг эргэлдэж, тэдгээрийн шөрмөсний шугамууд.
Хар нүхнүүд нэг том нүхэнд нийлдэг; энэ нь гажигтай бөгөөд цагийн зүүний эсрэг эргэлдэж, түүнтэй хамт шөрмөсний шугамыг чирдэг. Нүхнээс хол байгаа хөдөлгөөнгүй ажиглагч нь шөрмөсний шугамууд дамжин өнгөрөхөд чичиргээг мэдрэх болно: сунах, дараа нь шахах, дараа нь сунах - шөрмөсний шугамууд нь таталцлын долгион болсон. Долгион тархах тусам хар нүхний хэв гажилт аажмаар буурч, долгион мөн суларч байна.
Эдгээр долгионууд дэлхийд хүрэхэд доорх зургийн дээд талд үзүүлсэн шиг харагдана. Тэд нэг чиглэлд сунгаж, нөгөө талдаа шахдаг. Зургийн доод хэсэгт байрлах детектороор долгион өнгөрөхөд суналт ба агшилтууд (улаан баруунаас зүүн тийш, цэнхэр баруун зүүн тийш, улаан баруун зүүн тийш гэх мэт) хэлбэлздэг.
LIGO детектороор дамжин өнгөрөх таталцлын долгион.
Илрүүлэгч нь детекторын гар гэж нэрлэгддэг хоёр перпендикуляр хоолойн төгсгөлд бэхлэгдсэн дөрвөн том толь (40 кг, 34 см диаметр) -ээс бүрдэнэ. Таталцлын долгионы тэнхлэгийн шугамууд нэг гараа сунгаж, хоёр дахь гараа шахаж, дараа нь эсрэгээр эхний гараа шахаж, хоёр дахь гараа сунгана. Гэх мэт дахин дахин. Гарны урт үе үе өөрчлөгдөхийн хэрээр толь нь бие биенээсээ харьцангуй хөдөлж, эдгээр хөдөлгөөнийг интерферометр гэж нэрлэгддэг лазер туяа ашиглан хянадаг. Тиймээс LIGO: Лазер интерферометр гравитацийн долгионы ажиглалтын газар гэж нэрлэсэн.
LIGO хяналтын төв, тэндээс детектор руу тушаал илгээж, хүлээн авсан дохиог хянадаг. LIGO-ийн таталцлын мэдрэгч нь Вашингтоны Ханфорд, Луизиана мужийн Ливингстон хотод байрладаг. “Оддын хоорондын. Хөшигний ард шинжлэх ухаан"
Одоо LIGO нь өөр өөр орны 900 эрдэмтдийг хамарсан олон улсын төсөл бөгөөд төв байр нь Калифорнийн Технологийн Хүрээлэнд байрладаг.
Орчлон ертөнцийн муруй тал
Хар нүх, өт нүх, өвөрмөц байдал, таталцлын аномали болон дээд эрэмбийн хэмжээсүүд нь орон зай, цаг хугацааны муруйлттай холбоотой байдаг. Тийм ч учраас Кип Торн тэднийг "Орчлон ертөнцийн мушгирсан тал" гэж нэрлэдэг. Хүн төрөлхтөнд орчлон ертөнцийн муруй талаас хийсэн туршилт, ажиглалтын мэдээлэл маш бага хэвээр байна. Ийм учраас бид таталцлын долгионд маш их анхаарал хандуулдаг: тэдгээр нь муруй орон зайнаас бүтсэн бөгөөд муруй талыг судлах хамгийн хүртээмжтэй арга замыг өгдөг.
Та далайг тайван байхад л харсан гэж төсөөлөөд үз дээ. Урсгал, усны эргүүлэг, шуурганы давалгааны талаар та мэдэхгүй байх байсан. Энэ нь орон зай, цаг хугацааны муруй байдлын талаарх бидний одоогийн мэдлэгийг санагдуулдаг.
Сансар огторгуйн хэлбэр хүчтэй хэлбэлзэх, цаг хугацааны хурд өөрчлөгдөх үед "шуурганд" муруй орон зай, муруй цаг хугацаа хэрхэн явдгийг бид бараг мэддэггүй. Энэ бол мэдлэгийн гайхалтай сэтгэл татам хил хязгаар юм. Эрдэмтэн Жон Уилер эдгээр өөрчлөлтөд зориулж "геометродинамик" гэсэн нэр томъёог гаргажээ.
Геометродинамикийн салбарт онцгой анхаарал татсан зүйл бол хоёр хар нүхний мөргөлдөөн юм.
Эргэдэггүй хоёр хар нүхний мөргөлдөөн. “Оддын хоорондын. Хөшигний ард шинжлэх ухаан"
Дээрх зурагт хоёр хар нүх мөргөлдөх агшин харагдаж байна. Яг ийм үйл явдал нь эрдэмтэд таталцлын долгионыг илрүүлэх боломжийг олгосон. Энэ загвар нь эргэдэггүй хар нүхэнд зориулагдсан. Дээд талд: манай орчлон ертөнцөөс харахад нүхний тойрог ба сүүдэр. Дунд: бөөнөөр нь харахад муруй орон зай, цаг хугацаа (олон хэмжээст хэт орон зай); Сумнууд нь орон зайн хөдөлгөөнд хэрхэн оролцдог, өнгө өөрчлөгдөж байгаа нь цаг хугацаа хэрхэн нугалж байгааг харуулдаг. Доод тал: Таталцлын долгионы ялгарах хэлбэр.
Их тэсрэлтийн таталцлын долгион
Кип Торн руу яв. “1975 онд Оросоос ирсэн миний сайн найз Леонид Грищук шуугиан тарьсан мэдэгдэл хийсэн. Тэрээр хэлэхдээ, Их тэсрэлтийн үед таталцлын олон долгион үүссэн бөгөөд тэдгээрийн гарал үүслийн механизм (өмнө нь тодорхойгүй байсан) дараах байдалтай байсан: квантын хэлбэлзэл. (санамсаргүй хэлбэлзэл - редакторын тэмдэглэл)Их тэсрэлтийн үед таталцлын талбарууд орчлон ертөнцийн анхны тэлэлтээр ихээхэн нэмэгдэж, улмаар анхны таталцлын долгион болсон. Эдгээр долгионууд илэрсэн тохиолдолд манай орчлон ертөнц үүсэх үед юу болсныг бидэнд хэлж чадна."
Эрдэмтэд анхдагч таталцлын долгионыг олбол бид Орчлон ертөнц хэрхэн үүссэнийг мэдэх болно.
Хүмүүс орчлон ертөнцийн бүх нууцыг тайлсан. Цаашид ч бас байна.
Дараагийн жилүүдэд Их тэсрэлтийн талаарх бидний ойлголт сайжирснаар эдгээр анхдагч долгионууд харагдахуйц Ертөнцийн хэмжээтэй дүйцэхүйц долгионы урттай, өөрөөр хэлбэл хэдэн тэрбум гэрлийн жилийн урттай байх ёстой нь тодорхой болсон. Энэ хэр их болохыг та төсөөлж байна уу?.. Мөн LIGO илрүүлэгчийн долгионы уртад (зуу, мянган километр) долгион нь танигдахааргүй сул байх магадлалтай.
Жэйми Бокийн баг BICEP2 аппаратыг бүтээсэн бөгөөд түүгээр анхны таталцлын долгионы ул мөрийг олж илрүүлжээ. Хойд туйлд байрлах төхөөрөмжийг жилд хоёрхон удаа тохиолддог бүрэнхий үед энд харуулав.
BICEP2 төхөөрөмж. Interstellar номноос авсан зураг. Хөшигний ард шинжлэх ухаан"
Энэ нь төхөөрөмжийг хүрээлэн буй мөсөн бүрхүүлээс цацраг туяанаас хамгаалдаг бамбайгаар хүрээлэгдсэн байдаг. Баруун дээд буланд сансрын бичил долгионы арын цацрагийн ул мөр байдаг - туйлшралын хэв маяг. Цахилгаан талбайн шугамууд нь богино гэрлийн цохилтын дагуу чиглэгддэг.
Орчлон ертөнцийн эхлэлийн ул мөр
Ерээд оны эхээр сансрын судлаачид олон тэрбум гэрлийн жилийн урттай эдгээр таталцлын долгион нь сансрын богино долгионы дэвсгэр буюу сансрын богино долгионы фон цацраг гэж нэрлэгддэг сансрын богино долгионы цацрагт орчлон ертөнцийг дүүргэх цахилгаан соронзон долгионд өвөрмөц ул мөр үлдээсэн байх ёстой гэдгийг ойлгосон. Энэ нь Ариун Грейлийг хайж эхэлсэн. Эцсийн эцэст, хэрэв бид энэ ул мөрийг илрүүлж, түүнээс анхны таталцлын долгионы шинж чанарыг олж мэдэх юм бол Орчлон ертөнц хэрхэн үүссэнийг олж мэдэх боломжтой.
2014 оны 3-р сард Кип Торныг энэ номыг бичиж байх үед оффис нь Торнтой зэргэлдээ орших Калтекийн сансрын судлаач Жэйми Бокийн баг сансрын бичил долгионы арын цацрагт энэ ул мөрийг олж илрүүлжээ.
Энэ бол үнэхээр гайхалтай нээлт боловч нэг маргаантай зүйл бий: Жэймигийн багийн олсон ул мөр нь таталцлын долгионоос өөр зүйлээс үүдэлтэй байж магадгүй юм.
Хэрэв Их тэсрэлтийн үеэр үүссэн таталцлын долгионы ул мөр үнэхээр олдвол хагас зуунд нэг удаа тохиолддог сансар судлалын нээлт хийсэн гэсэн үг юм. Энэ нь орчлон ертөнц үүссэний дараа секундын нэг их наядны нэг их наядтай тэнцэхүйц их наядын нэгтэй тэнцэхүйц болсон үйл явдлуудыг хөндөх боломжийг танд олгоно.
Энэхүү нээлт нь сансар судлаачдын хэллэгээр тэр үед орчлон ертөнцийн тэлэлт маш хурдан байсан гэсэн онолыг баталж байна. Мөн сансар судлалын шинэ эрин ирснийг зарлаж байна.
Таталцлын долгион ба Од хоорондын
Өчигдөр болсон таталцлын долгионыг нээсэн бага хурал дээр Москвагийн Улсын Их Сургуулийн 8 эрдэмтэн багтсан Москвагийн LIGO эрдэмтдийн хамтын ажиллагааны тэргүүн Валерий Митрофанов “Оддын хоорондын” киноны өрнөл хэдий гайхалтай ч тийм биш гэдгийг тэмдэглэв. бодит байдлаас хол. Кип Торн шинжлэх ухааны зөвлөх байсан болохоор л тэр. Торн өөрөө ирээдүйд хүнтэй хар нүх рүү ниснэ гэдэгт итгэж байгаагаа илэрхийлжээ. Эдгээр нь бидний хүссэнээр хурдан тохиолдохгүй байж болох ч өнөөдөр энэ нь өмнөхөөсөө хамаагүй бодитой болсон.
Хүмүүс манай галактикийн хязгаарыг орхих өдөр тийм ч хол биш байна.
Энэ үйл явдал сая сая хүмүүсийн сэтгэлийг хөдөлгөв. Алдарт Марк Зукерберг “Таталцлын долгионыг нээсэн нь орчин үеийн шинжлэх ухааны хамгийн том нээлт юм. Альберт Эйнштейн бол миний баатруудын нэг, тийм ч учраас би нээлтийг өөрийн биеэр хүлээж авсан. Зуун жилийн өмнө Харьцангуйн ерөнхий онолын (GTR) хүрээнд тэрээр таталцлын долгион байдаг гэж таамаглаж байсан. Гэвч тэдгээрийг илрүүлэхэд маш жижиг тул Их тэсрэлт, оддын дэлбэрэлт, хар нүхний мөргөлдөөн зэрэг үйл явдлын гарал үүслийг хайж олох болсон. Эрдэмтэд олж авсан өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх үед бидний өмнө огторгуйн цоо шинэ дүр төрх нээгдэнэ. Магадгүй энэ нь орчлон ертөнцийн үүсэл, хар нүхнүүдийн үүсэл, хөгжлийг гэрэлтүүлэх болно. Орчлон ертөнцийн энэхүү нууцыг нээхийн тулд хичнээн олон хүний амь нас, хүчин чармайлт гарсныг бодоход маш их урам зориг өгдөг. Энэхүү нээлт нь гайхалтай эрдэмтэн, инженерүүд, янз бүрийн үндэстний хүмүүсийн авъяас чадвар, түүнчлэн саяхан гарч ирсэн хамгийн сүүлийн үеийн компьютерийн технологийн ачаар боломжтой болсон. Оролцсон бүх хүмүүст баяр хүргэе. Эйнштейн чамаар бахархах болно."
Энэ бол яриа юм. Энэ бол зүгээр л шинжлэх ухаанд сонирхолтой хүн юм. Энэ нээлтэд хувь нэмрээ оруулсан эрдэмтдийг ямар их сэтгэл хөдлөлийн шуурга дарж байсныг төсөөлж болно. Шинэ эриний гэрч болсон бололтой найзуудаа. Энэ гайхалтай юм.
P.S.: Танд таалагдсан уу? Манай мэдээллийн товхимолд бүртгүүлээрэй. Бид долоо хоногт нэг удаа боловсролын захидал илгээж, MYTH номыг хямдруулдаг.
Валентин Николаевич Руденко Кассина (Итали) хотод хийсэн айлчлалынхаа түүхийг хуваалцаж, тэр үед шинээр баригдсан "таталцлын антенн" - Мишельсоны оптик интерферометр дээр долоо хоног зарцуулсан. Таксины жолооч зорьсон газар руугаа явах замд яагаад уг суурилуулалтыг барьсан тухай асууна. "Энд байгаа хүмүүс үүнийг Бурхантай ярих гэж боддог" гэж жолооч хэлэв.
- Таталцлын долгион гэж юу вэ?
– Таталцлын долгион нь “астрофизикийн мэдээлэл тээвэрлэгчдийн” нэг юм. Астрофизикийн мэдээллийн харагдахуйц сувгууд байдаг бөгөөд дуран нь "алсын хараа"-д онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Одон орон судлаачид богино долгионы болон хэт улаан туяаны бага давтамжийн суваг, рентген болон гамма өндөр давтамжийн сувгуудыг эзэмшсэн. Цахилгаан соронзон цацрагаас гадна бид сансраас бөөмсийн урсгалыг илрүүлж чадна. Энэ зорилгоор нейтрино телескопуудыг ашигладаг - сансар огторгуйн нейтриногийн том хэмжээтэй детекторууд - бодистой харьцах нь сул байдаг тул бүртгэхэд хэцүү байдаг. Онолын хувьд урьдчилан таамагласан, лабораторид судлагдсан "астрофизикийн мэдээлэл зөөгч" бараг бүх төрлийг практикт найдвартай эзэмшсэн. Үл хамаарах зүйл бол таталцал байсан - бичил ертөнц дэх хамгийн сул харилцан үйлчлэл, макро ертөнцийн хамгийн хүчирхэг хүч юм.
Таталцал бол геометр юм. Таталцлын долгион нь геометрийн долгион, өөрөөр хэлбэл тухайн орон зайг дайран өнгөрөхдөө орон зайн геометрийн шинж чанарыг өөрчилдөг долгион юм. Товчхондоо эдгээр нь орон зайг гажуудуулдаг долгион юм. Хүчдэл гэдэг нь хоёр цэгийн хоорондох зайны харьцангуй өөрчлөлт юм. Таталцлын цацраг нь геометрийн шинж чанараараа бусад бүх төрлийн цацрагуудаас ялгаатай.
– Эйнштейн таталцлын долгионыг урьдчилан таамагласан уу?
– Албан ёсоор таталцлын долгионыг Эйнштейн харьцангуйн ерөнхий онолынхоо үр дагаврын нэг гэж урьдчилан таамаглаж байсан гэж үздэг ч үнэн хэрэгтээ харьцангуйн тусгай онолд тэдгээрийн оршин тогтнох нь тодорхой болсон.
Харьцангуйн онол нь таталцлын таталцлын улмаас таталцлын уналт, өөрөөр хэлбэл нуралтын үр дүнд объектын агшилт, бүдүүвчээр хэлбэл, нэг цэгт хүрдэг гэж үздэг. Дараа нь таталцал маш хүчтэй тул гэрэл түүнээс зугтаж чаддаггүй тул ийм объектыг дүрслэлийн хувьд хар нүх гэж нэрлэдэг.
– Таталцлын харилцан үйлчлэлийн онцлог юу вэ?
Таталцлын харилцан үйлчлэлийн онцлог нь эквивалентийн зарчим юм. Үүний дагуу таталцлын талбар дахь туршилтын биеийн динамик хариу үйлдэл нь энэ биеийн массаас хамаардаггүй. Энгийнээр хэлэхэд бүх бие ижил хурдатгалтайгаар унадаг.
Таталцлын харилцан үйлчлэл нь өнөөдөр бидний мэдэх хамгийн сул тал юм.
– Таталцлын долгионыг барих гэж хамгийн түрүүнд хэн оролдсон бэ?
– Таталцлын долгионы туршилтыг анх Мэрилэндийн их сургуулийн (АНУ) Жозеф Вебер хийсэн. Тэрээр таталцлын детектор бүтээсэн бөгөөд одоо Вашингтон дахь Смитсоны музейд хадгалагдаж байна. 1968-1972 онд Жо Вебер орон зайн хувьд тусгаарлагдсан хос детектор дээр хэд хэдэн ажиглалт хийж, "тохиолдлын" тохиолдлыг тусгаарлахыг оролдсон. Тохиолдлын техникийг цөмийн физикээс авсан. Веберийн олж авсан таталцлын дохионы статистикийн ач холбогдол бага байгаа нь туршилтын үр дүнд шүүмжлэлтэй хандахад хүргэсэн: таталцлын долгион илэрсэн гэдэгт итгэлгүй байв. Дараа нь эрдэмтэд Вебер төрлийн детекторуудын мэдрэмжийг нэмэгдүүлэхийг оролдсон. Мэдрэмж нь астрофизикийн таамаглалд тохирсон мэдрэгчийг бүтээхэд 45 жил зарцуулсан.
Туршилтын эхэн үед энэ хугацаанд импульсийг бүртгэхээс өмнө бусад олон туршилтууд хийгдсэн боловч тэдгээрийн эрчим нь хэтэрхий бага байсан;
– Дохио тогтоосныг яагаад шууд зарлаагүй юм бэ?
– Таталцлын долгионыг 2015 оны есдүгээр сард бүртгэсэн. Гэхдээ санамсаргүй тохиолдол бүртгэгдсэн байсан ч үүнийг зарлахаасаа өмнө санамсаргүй биш гэдгийг батлах хэрэгтэй. Аливаа антеннаас авсан дохио нь үргэлж дуу чимээний тэсрэлт (богино хугацааны тэсрэлт) агуулж байдаг бөгөөд тэдгээрийн аль нэг нь өөр антен дээр дуу чимээ гарахтай зэрэгцэн санамсаргүй тохиолдож болно. Энэ давхцал санамсаргүй биш гэдгийг зөвхөн статистик тооцооны тусламжтайгаар батлах боломжтой.
– Таталцлын долгионы салбарын нээлт яагаад ийм чухал байдаг вэ?
– Реликт таталцлын дэвсгэрийг бүртгэж, түүний нягтрал, температур гэх мэт шинж чанарыг хэмжих чадвар нь орчлон ертөнцийн эхлэлд ойртох боломжийг олгодог.
Хамгийн сонирхолтой нь таталцлын цацраг нь бодистой маш сул харилцан үйлчилдэг тул илрүүлэхэд хэцүү байдаг. Гэхдээ яг энэ өмчийн ачаар энэ нь биднээс хамгийн алслагдсан, материйн шинж чанарын үүднээс хамгийн нууцлагдмал объектуудаас шингээлтгүйгээр дамждаг.
Таталцлын цацраг нь гажуудалгүйгээр дамждаг гэж бид хэлж чадна. Хамгийн их амбицтай зорилго бол орчлон ертөнц үүсэх үед бий болсон Их тэсрэлтийн онолын анхдагч материас тусгаарлагдсан таталцлын цацрагийг судлах явдал юм.
– Таталцлын долгионыг нээсэн нь квант онолыг үгүйсгэж байна уу?
Таталцлын онол нь таталцлын уналт, өөрөөр хэлбэл асар том биетүүдийн нэг цэг хүртэл агшилт байдаг гэж үздэг. Үүний зэрэгцээ Копенгагены сургуулийн боловсруулсан квант онол нь тодорхойгүй байдлын зарчмын ачаар биеийн координат, хурд, импульс зэрэг яг ийм параметрүүдийг нэгэн зэрэг зааж өгөх боломжгүй гэдгийг харуулж байна. Энд тодорхойгүй байдлын зарчим байдаг, учир нь траектор нь координат, хурд гэх мэт аль аль нь байдаг тул тодорхой нэг болзолт итгэлцлийн коридорыг зөвхөн энэ алдааны хүрээнд тодорхойлох боломжтой. тодорхой бус байдлын зарчмаар. Квантын онол нь цэгийн объектуудын боломжийг эрс үгүйсгэдэг боловч тэдгээрийг статистикийн магадлалын дагуу тайлбарладаг: координатыг тусгайлан заагаагүй, харин тодорхой координаттай байх магадлалыг заадаг.
Квантын онол ба таталцлын онолыг нэгтгэх асуудал нь талбайн нэгдсэн онолыг бий болгох үндсэн асуултуудын нэг юм.
Тэд одоо үүн дээр үргэлжлүүлэн ажиллаж байгаа бөгөөд "квант таталцал" гэдэг үг нь дэлхийн бүх онолчид одоо ажиллаж байгаа шинжлэх ухааны бүрэн дэвшилтэт талбар, мэдлэг, мунхгийн хил хязгаар гэсэн үг юм.
– Энэ нээлт ирээдүйд юу авчрах вэ?
Таталцлын долгион нь бидний мэдлэгийн нэг бүрэлдэхүүн хэсэг болох орчин үеийн шинжлэх ухааны үндэс суурийг зайлшгүй бүрдүүлэх ёстой. Тэд орчлон ертөнцийн хувьсалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд эдгээр долгионы тусламжтайгаар орчлон ертөнцийг судлах ёстой. Энэхүү нээлт нь шинжлэх ухаан, соёлын ерөнхий хөгжилд хувь нэмэр оруулдаг.
Хэрэв та өнөөгийн шинжлэх ухааны цар хүрээнээс цааш явахаар шийдсэн бол таталцлын цахилгаан холбооны шугам, таталцлын цацрагийг ашигладаг тийрэлтэт төхөөрөмж, таталцлын долгионы интроскопийн төхөөрөмжийг төсөөлөхийг зөвшөөрнө.
– Таталцлын долгион нь экстрасенсорын мэдрэмж, телепатитай холбоотой юу?
Байхгүй. Тайлбарласан эффектүүд нь квант ертөнцийн нөлөө, оптикийн нөлөө юм.
Анна Уткинатай ярилцлаа
Таталцлын долгион - зураачийн дүрслэл
Таталцлын долгион нь эх үүсвэрээс салж, долгион шиг тархдаг орон зай-цаг хугацааны хэмжүүрийн эвдрэл юм ("орон зай-цаг хугацааны долгион" гэж нэрлэдэг).
Харьцангуйн ерөнхий онол болон бусад орчин үеийн таталцлын онолуудад таталцлын долгион нь хувьсах хурдатгалтай асар том биетүүдийн хөдөлгөөнөөс үүсдэг. Таталцлын долгион нь гэрлийн хурдаар орон зайд чөлөөтэй тархдаг. Таталцлын хүчний харьцангуй сул дорой байдлын улмаас (бусадтай харьцуулахад) эдгээр долгион нь маш бага хэмжээтэй байдаг бөгөөд үүнийг бүртгэхэд хэцүү байдаг.
Туйлшсан таталцлын долгион
Таталцлын долгионыг харьцангуйн ерөнхий онол (GR) болон бусад олон зүйлээр урьдчилан таамаглаж байна. Тэдгээрийг анх 2015 оны 9-р сард ихэр илрүүлэгчээр шууд илрүүлсэн бөгөөд хоёр нийлсэнээс үүсэх таталцлын долгионыг илрүүлж, нэг, илүү том, эргэлддэг хар нүх үүсгэдэг. Тэдний оршин тогтнох шууд бус нотолгоо нь 1970-аад оноос хойш мэдэгдэж байсан - Харьцангуйн ерөнхий онол нь ажиглалттай давхцаж байгаа таталцлын долгионы ялгаралтаас болж эрчим хүчний алдагдлаас болж ойрын системүүдийн ойртох хурдыг урьдчилан таамаглаж байна. Таталцлын долгионыг шууд бүртгэх, тэдгээрийг астрофизикийн үйл явцын параметрүүдийг тодорхойлоход ашиглах нь орчин үеийн физик, одон орон судлалын чухал ажил юм.
Харьцангуй ерөнхий онолын хүрээнд таталцлын долгионыг долгионы төрлийн Эйнштейний тэгшитгэлийн шийдлээр дүрсэлсэн бөгөөд энэ нь гэрлийн хурдаар хөдөлж буй орон зай-цаг хугацааны хэмжигдэхүүнийг (шугаман ойролцоо) илэрхийлдэг. Энэ эвдрэлийн илрэл нь, ялангуяа хоёр чөлөөтэй унах (ямар нэгэн хүчний нөлөөнд автдаггүй) туршилтын массын хоорондох зайг үе үе өөрчлөх явдал байх ёстой. Далайц hтаталцлын долгион нь хэмжээсгүй хэмжигдэхүүн юм - зайны харьцангуй өөрчлөлт. Хэмжих үед астрофизикийн объектууд (жишээлбэл, авсаархан хоёртын систем) болон үзэгдлийн (дэлбэрэлт, нэгдэл, хар нүхэнд баригдах гэх мэт) таталцлын долгионы таамагласан хамгийн их далайц нь маш бага байна ( h=10 −18 -10 −23). Харьцангуйн ерөнхий онолын дагуу сул (шугаман) таталцлын долгион нь эрчим хүч, импульсийг дамжуулдаг, гэрлийн хурдаар хөдөлдөг, хөндлөн, дөрвөлсөн туйл бөгөөд бие биенээсээ 45 ° өнцгөөр байрладаг бие даасан хоёр бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр тодорхойлогддог. туйлшралын хоёр чиглэлтэй).
Өөр өөр онолууд таталцлын долгионы тархалтын хурдыг өөр өөрөөр таамаглаж байна. Харьцангуйн ерөнхий онолын хувьд энэ нь гэрлийн хурдтай тэнцүү (шугаман ойролцоогоор). Таталцлын бусад онолуудад энэ нь ямар ч утгыг, түүний дотор хязгааргүй байдлыг авч болно. Таталцлын долгионы анхны бүртгэлээс харахад тэдгээрийн тархалт нь массгүй гравитонтой нийцэж, хурд нь гэрлийн хурдтай тэнцүү гэж тооцогджээ.
Таталцлын долгион үүсэх
Хоёр нейтрон одны систем нь орон зайд долгион үүсгэдэг
Таталцлын долгион нь тэгш бус хурдатгалтай хөдөлж буй аливаа бодисоос ялгардаг. Их хэмжээний далайцтай долгион үүсэхийн тулд ялгаруулагчийн маш том масс ба/эсвэл таталцлын долгионы далайц нь шууд пропорциональ байх шаардлагатай; хурдатгалын анхны деривативба генераторын масс, өөрөөр хэлбэл ~ . Гэсэн хэдий ч, хэрэв объект хурдасгасан хурдаар хөдөлж байвал энэ нь өөр биетээс ямар нэгэн хүч түүнд нөлөөлж байна гэсэн үг юм. Хариуд нь энэ өөр объект нь эсрэг нөлөөг мэдэрдэг (Ньютоны 3-р хуулийн дагуу) бөгөөд энэ нь харагдаж байна. м 1 а 1 = − м 2 а 2 . Хоёр объект таталцлын долгионыг зөвхөн хос хосоороо ялгаруулдаг бөгөөд хөндлөнгийн оролцооны үр дүнд тэд бие биенээ бараг бүрэн устгадаг. Тиймээс харьцангуйн ерөнхий онол дахь таталцлын цацраг нь үргэлж дор хаяж дөрвөлжин туйлын цацрагийн олон туйлт шинж чанартай байдаг. Нэмж дурдахад харьцангуй бус ялгаруулагчдын хувьд цацрагийн эрчмийг илэрхийлэх жижиг параметр байдаг бөгөөд энд ялгаруулагчийн таталцлын радиус, r- түүний онцлог хэмжээ, Т- хөдөлгөөний онцлог үе; в- вакуум дахь гэрлийн хурд.
Таталцлын долгионы хамгийн хүчтэй эх үүсвэрүүд нь:
- мөргөлдөх (аварга том масс, маш бага хурдатгал),
- авсаархан объектуудын хоёртын системийн таталцлын уналт (нэлээн том масстай асар их хурдатгал). Онцгой бөгөөд хамгийн сонирхолтой тохиолдол бол нейтрон оддын нэгдэл юм. Ийм системд таталцлын долгионы гэрэлтэлт нь байгальд байж болох хамгийн дээд Планкийн гэрэлтэлттэй ойролцоо байна.
Хоёр биет системээс ялгарах таталцлын долгион
Нийтлэг массын төвийг тойрон дугуй тойрог замд хөдөлж буй хоёр бие
Таталцлын хүчээр холбогдсон масстай хоёр бие м 1 ба м 2, харьцангуй бус хөдлөх ( v << в) хол зайд тэдний нийтлэг төвийг тойрон тойрог тойрог замд rТухайн хугацаанд дунджаар дараах энергийн таталцлын долгионыг бие биенээсээ ялгаруулна.
Үүний үр дүнд систем нь эрчим хүчээ алддаг бөгөөд энэ нь биетүүдийн нэгдэлд хүргэдэг, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийн хоорондын зай багасдаг. Биеийн ойртох хурд:
Жишээлбэл, Нарны аймгийн хувьд хамгийн их таталцлын цацрагийг дэд систем болон. Энэ цацрагийн хүч нь ойролцоогоор 5 киловатт юм. Тиймээс нарны аймгийн таталцлын цацрагт жилд алддаг энерги нь биеийн онцлог шинж чанартай кинетик энергитэй харьцуулахад маш бага юм.
Хоёртын системийн таталцлын уналт
Аливаа давхар од нь түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь нийтлэг массын төвийг тойрон эргэх үед энерги алдаж (таталцлын долгионы ялгаралтаас болж) энерги алдаж, эцэст нь хоорондоо нийлдэг. Харин жирийн, авсаархан, давхар оддын хувьд энэ үйл явц маш урт, одоогийнхоос хамаагүй урт хугацаа шаарддаг. Хэрэв авсаархан хоёртын систем нь хос нейтрон од, хар нүх эсвэл хоёулангийнх нь хослолоос бүрддэг бол нэгдэл хэдэн сая жилийн дотор тохиолдож болно. Нэгдүгээрт, объектууд хоорондоо ойртож, тэдний эргэлтийн хугацаа багасдаг. Дараа нь эцсийн шатанд мөргөлдөөн, тэгш бус таталцлын уналт үүсдэг. Энэ үйл явц нь секундын нэг хэсэг үргэлжилдэг бөгөөд энэ хугацаанд энерги нь таталцлын цацрагт алдагддаг бөгөөд зарим тооцоогоор энэ нь системийн массын 50 гаруй хувийг эзэлдэг.
Таталцлын долгионы хувьд Эйнштейний тэгшитгэлийн үндсэн шийдлүүд
Бонди-Пирани-Робинсоны биеийн долгион
Эдгээр долгионыг хэлбэрийн хэмжүүрээр дүрсэлсэн байдаг. Хэрэв бид хувьсагч ба функцийг оруулбал харьцангуйн ерөнхий тэгшитгэлээс бид тэгшитгэлийг олж авна
Такено хэмжүүр
, -функцууд нь ижил тэгшитгэлийг хангадаг хэлбэртэй байна.
Розен хэмжигдэхүүн
Хаана сэтгэл хангалуун байх вэ
Перезийн хэмжүүр
Хаана
Цилиндр Эйнштейн-Розены долгион
Цилиндр координатуудад ийм долгион нь хэлбэртэй бөгөөд биелэгддэг
Таталцлын долгионы бүртгэл
Таталцлын долгионыг бүртгэх нь сүүлийн үеийн сул тал (метрийн бага зэргийн гажуудал) улмаас нэлээд хэцүү байдаг. Тэдгээрийг бүртгэх төхөөрөмж нь таталцлын долгионы мэдрэгч юм. Таталцлын долгионыг илрүүлэх оролдлого 1960-аад оны сүүлчээс эхэлсэн. Илрүүлэх далайцтай таталцлын долгион нь хоёртын систем нурах үед үүсдэг. Ойролцоогоор 10 жилд нэг удаа ижил төстэй үйл явдал ойр орчмын нутагт тохиолддог.
Нөгөөтэйгүүр, харьцангуйн ерөнхий онол нь таталцлын долгионы ялгаралтаас болж энерги алдагдаж, хоёртын оддын харилцан эргэлтийн хурдатгалыг урьдчилан таамаглаж байгаа бөгөөд энэ нөлөө нь хоёртын авсаархан объектын хэд хэдэн мэдэгдэж буй системд найдвартай бүртгэгдсэн байдаг. ялангуяа, авсаархан хамтрагчидтай пульсарууд). 1993 онд "Таталцлыг судлахад шинэ боломж олгосон шинэ төрлийн пульсарыг нээсний төлөө" анхны давхар пульсар PSR B1913+16-г нээсэн Рассел Хулс, Жозеф Тейлор Жр. физикийн салбарт Нобелийн шагнал хүртсэн. Энэ системд ажиглагдсан эргэлтийн хурдатгал нь таталцлын долгион ялгарах харьцангуйн ерөнхий онолын таамаглалтай бүрэн давхцаж байна. Үүнтэй ижил үзэгдэл бусад хэд хэдэн тохиолдлуудад бүртгэгдсэн: PSR J0737-3039, PSR J0437-4715, SDSS J065133.338+284423.37 (ихэвчлэн J0651 товчилсон) пульсарууд болон RX J0806 хоёртын системд. Жишээлбэл, PSR J0737-3039 хоёр пульсарын эхний хоёр одны А ба В бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох зай нь таталцлын долгионы энергийн улмаас өдөрт ойролцоогоор 2.5 инч (6.35 см) багасдаг бөгөөд энэ нь таталцлын долгионы улмаас үүсдэг. ерөнхий харьцангуйн онол. Эдгээр бүх өгөгдлийг таталцлын долгион байгааг шууд бус баталгаажуулсан гэж тайлбарладаг.
Тооцооллын дагуу таталцлын дуран ба антеннуудын таталцлын долгионы хамгийн хүчтэй бөгөөд байнга тохиолддог эх үүсвэр нь ойролцоох галактикуудын хоёртын системийн сүйрэлтэй холбоотой сүйрэл юм. Ойрын ирээдүйд жилд хэд хэдэн ижил төстэй үйл явдлуудыг сайжруулсан таталцлын детекторууд дээр бүртгэж, ойр орчмынх нь хэмжигдэхүүнийг 10 −21 -10 −23-аар гажуудуулах төлөвтэй байна. Сансар огторгуйн мазеруудын цацрагт ойрын хоёртын долгион гэх мэт үе үе эх үүсвэрээс таталцлын долгионы нөлөөг илрүүлэх боломжийг олгодог оптик-метрийн параметрийн резонансын дохионы анхны ажиглалтыг Оросын одон орон судлалын радио ажиглалтын газраас авсан байж магадгүй юм. Шинжлэх ухааны академи, Пущино.
Орчлон ертөнцийг дүүргэх таталцлын долгионы дэвсгэрийг илрүүлэх өөр нэг боломж бол алс холын импульсийн цагийг өндөр нарийвчлалтай тогтоох явдал юм - тэдний импульсийн ирэх цагийг шинжлэх нь Дэлхий ба пульсарын хоорондох орон зайгаар дамжин өнгөрөх таталцлын долгионы нөлөөн дор өөрчлөгддөг. 2013 оны тооцоолол нь манай орчлон ертөнцийн олон эх үүсвэрээс үүссэн дэвсгэр долгионыг илрүүлэхийн тулд цаг хугацааны нарийвчлалыг ойролцоогоор нэг баллын дарааллаар сайжруулах шаардлагатайг харуулж байгаа бөгөөд энэ ажлыг арван жилийн эцэс гэхэд дуусгах боломжтой.
Орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу манай орчлон ертөнц нь дараа нь эхний мөчид гарч ирсэн таталцлын долгионоор дүүрэн байдаг. Тэдний бүртгэл нь Орчлон ертөнц үүсэх эхэн үеийн үйл явцын талаар мэдээлэл авах боломжтой болно. 2014 оны 3-р сарын 17-ны өдөр Москвагийн цагаар 20:00 цагт Харвард-Смитсоны астрофизикийн төвд BICEP 2 төсөл дээр ажиллаж буй Америкийн хэсэг судлаачид сансар огторгуйн туйлшралын дагуу орчлон ертөнцийн эхэн үеийн тэгээс ялгаатай тензорын эвдрэлийг илрүүлсэн тухай зарлав. богино долгионы арын цацраг, энэ нь мөн эдгээр үлдэгдэл таталцлын долгионуудын нээлт юм. Гэсэн хэдий ч, оруулсан хувь нэмрийг зохих ёсоор тооцож үзээгүй тул энэ үр дүн бараг тэр даруй маргаантай байв. Зохиолчдын нэг Ж.М.Ковац ( Ковак Ж.М.), "Оролцогчид болон шинжлэх ухааны сэтгүүлчид BICEP2 туршилтын өгөгдлийг тайлбарлах, мэдээлэхдээ бага зэрэг яарсан" гэж хүлээн зөвшөөрсөн.
Оршихуйн туршилтын баталгаа
Анхны бүртгэгдсэн таталцлын долгионы дохио. Зүүн талд нь Ханфорд (H1), баруун талд - Ливингстон (L1) дахь детекторын өгөгдөл байна. Цагийг 2015 оны 9-р сарын 14, UTC 09:50:45-аас эхлэн тоолно. Сигналыг дүрслэн харуулахын тулд детекторуудын өндөр мэдрэмжийн хязгаараас гадуурх том хэлбэлзлийг дарахын тулд 35-350 Герц давтамжийн шүүлтүүрээр шүүдэг бөгөөд угсралтын дуу чимээг дарах зорилгоор туузан зогсолтын шүүлтүүрийг ашигладаг. Дээд эгнээ: мэдрэгч дэх хүчдэл h. GW150914 эхлээд L1, 6 9 +0 5 −0 4 ms дараа H1 хүртэл ирсэн; Харааны харьцуулалт хийхийн тулд H1-ийн өгөгдлийг L1 график дээр урвуу болон цаг хугацаагаар шилжүүлсэн хэлбэрээр харуулав (детекторуудын харьцангуй чиглэлийг харгалзан үзэх). Хоёр дахь эгнээ: 35-350 Гц давтамжтай ижил шүүлтүүрээр дамжсан таталцлын долгионы дохионоос h хүчдэл. Хатуу шугам нь GW150914 дохиог судалсны үндсэн дээр 99.9-ийн таарч тохирох хоёр бие даасан кодоор олж авсан параметрүүдтэй нийцтэй системийн тоон харьцангуйн үр дүн юм. Саарал зузаан шугамууд нь детекторын өгөгдлөөс хоёр өөр аргаар сэргээн босгосон долгионы хэлбэрийн 90% итгэлтэй бүсүүд юм. Хар саарал шугам нь хар нүхнүүдийн нэгдлээс хүлээгдэж буй дохиог загварчлах бол цайвар саарал шугам нь астрофизикийн загварыг ашигладаггүй, харин дохиог синусоид-гауссын долгионы шугаман хослол хэлбэрээр илэрхийлдэг. Сэргээн босголтын ажил 94% давхцаж байна. Гурав дахь эгнээ: Илрүүлэгчийн шүүсэн дохионоос харьцангуйн тоон дохионы шүүсэн таамаглалыг гаргаж авсны дараа гарсан үлдэгдэл алдаа. Доод эгнээ: Цаг хугацааны явцад дохионы давамгайлах давтамжийн өсөлтийг харуулсан хүчдэлийн давтамжийн зураглал.
2016 оны 2-р сарын 11, LIGO болон VIRGO-ийн хамтын ажиллагаа. Хамгийн ихдээ 10-21 далайцтай хоёр хар нүхний нэгдэх дохиог 2015 оны 9-р сарын 14-ний UTC 9:51 цагт Ханфорд, Ливингстон хотуудад 7 миллисекундын зайтай хоёр LIGO детектороор дохионы далайцын дээд хэсэгт ( 0.2 секунд) нийлээд дохио-дуу чимээний харьцаа 24:1 байв. Энэ дохиог GW150914 гэж тодорхойлсон. Дохионы хэлбэр нь 36 ба 29 нарны масстай хоёр хар нүхийг нэгтгэх харьцангуйн ерөнхий таамаглалтай тохирч байна; үүссэн хар нүх нь 62 нарны масстай, эргэлтийн параметртэй байх ёстой а= 0.67. Эх үүсвэр хүртэлх зай нь 1.3 тэрбум орчим бөгөөд нэгдэх үед секундын аравны нэгд ялгарах энерги нь ойролцоогоор 3 нарны масстай тэнцэнэ.
Өгүүллэг
"Таталцлын долгион" гэсэн нэр томъёоны түүх, эдгээр долгионыг онолын болон туршилтын эрэл хайгуул, түүнчлэн бусад аргаар ашиглах боломжгүй үзэгдлийг судлахад ашигладаг.
- 1900 он - Лоренц таталцлын хүч "...гэрлийн хурдаас ихгүй хурдаар тархах боломжтой" гэж үзсэн;
- 1905 - Пуанкареанх удаа таталцлын долгион (onde gravifique) гэсэн нэр томъёог нэвтрүүлсэн. Пуанкаре чанарын түвшинд Лапласын тогтоосон эсэргүүцлийг арилгаж, таталцлын долгионтой холбоотой нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн Ньютоны таталцлын хуулиудын дарааллыг хүчингүй болгож байгааг харуулсан бөгөөд ингэснээр таталцлын долгион байдаг гэсэн таамаглал ажиглалттай зөрчилддөггүй;
- 1916 он - Эйнштейн харьцангуйн ерөнхий онолын хүрээнд механик систем энергийг таталцлын долгион руу шилжүүлж, тогтсон одтой харьцуулахад аливаа эргэлт эрт орой хэзээ нэгэн цагт зогсох ёстой гэдгийг харуулсан боловч ердийн нөхцөлд эрчим хүчний алдагдал нь мэдээжийн хэрэг юм. хэмжигдэхүүнүүдийн дарааллыг үл тоомсорлож, бараг хэмжих боломжгүй (энэ бүтээлд тэрээр бөмбөрцөг тэгш хэмийг байнга хадгалж байдаг механик систем нь таталцлын долгионыг ялгаруулж чадна гэж андуурч байсан);
- 1918 он - Эйнштейнтаталцлын долгионы ялгаралт нь дарааллын нөлөө болж хувирдаг дөрвөлжин туйлын томъёог гаргаж авсан бөгөөд ингэснээр түүний өмнөх ажлын алдааг засч залруулсан (коэффициент дахь алдаа үлдсэн, долгионы энерги 2 дахин бага);
- 1923 - Эддингтон - "...бодлын хурдаар... тархдаг" таталцлын долгионы физик бодит байдалд эргэлзээ төрүүлэв. 1934 онд Эддингтон "Харьцангуйн онол" хэмээх монографийн орос орчуулгыг бэлтгэхдээ эргэлдэгч саваагаар эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолох хоёр хувилбар бүхий бүлгүүдийг багтаасан хэд хэдэн бүлгийг нэмж оруулсан боловч харьцангуйн ерөнхий онолын ойролцоо тооцоололд ашигласан аргуудыг тэмдэглэжээ. түүний бодлоор таталцлын нөлөөгөөр холбогдсон системд хамаарахгүй тул эргэлзээ хэвээр байна;
- 1937 он - Эйнштейн Розентай хамт таталцлын талбайн яг тэгшитгэлийн цилиндр долгионы шийдлүүдийг судалжээ. Эдгээр судалгааны явцад тэд таталцлын долгион нь харьцангуйн ерөнхий тэгшитгэлийн ойролцоо шийдлийн олдвор байж магадгүй гэдэгт эргэлзэж эхэлсэн (Эйнштейн, Розен нарын “Таталцлын долгион байдаг уу?” нийтлэлийн тоймтой холбоотой захидал харилцааг мэддэг). Хожим нь тэрээр өөрийн үндэслэлд алдаа олжээ.
- 1957 он - Херман Бонди, Ричард Фейнман нар харьцангуйн ерөнхий онолд таталцлын долгионы физик үр дагавар байдгийг нотолсон "бөмбөлгүүдийг бүхий зэгс" сэтгэхүйн туршилтыг санал болгов;
- 1962 он - Владислав Пустовойт, Михаил Герценштейн нар урт долгионы таталцлын долгионыг илрүүлэхийн тулд интерферометр ашиглах зарчмуудыг тодорхойлсон;
- 1964 он - Филип Питерс, Жон Мэттью нар хоёртын системээс ялгарах таталцлын долгионыг онолын хувьд тодорхойлсон;
- 1969 он - Таталцлын долгионы одон орон судлалыг үндэслэгч Жозеф Вебер резонансын мэдрэгч буюу механик таталцлын антен ашиглан таталцлын долгионыг илрүүлсэн тухай мэдээлэв. Эдгээр тайлангууд нь энэ чиглэлийн ажлын хурдацтай өсөлтийг бий болгож байна, тухайлбал LIGO төслийг үндэслэгчдийн нэг Райнер Вайс тэр үед туршилт хийж эхэлсэн. Өнөөдрийг хүртэл (2015) эдгээр үйл явдлын найдвартай баталгааг хэн ч авч чадаагүй;
- 1978 - Жозеф Тейлор PSR B1913+16 хоёртын пульсар системд таталцлын цацрагийг илрүүлсэн тухай мэдээлсэн. Жозеф Тейлор, Рассел Хулс нарын судалгааны үр дүнд 1993 онд Физикийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртжээ. 2015 оны эхээр дор хаяж 8 ийм системд таталцлын долгионы ялгаралтаас үүдэлтэй хугацааны бууралт зэрэг Кеплерийн дараах гурван параметрийг хэмжсэн;
- 2002 он - Сергей Копейкин, Эдвард Фомалонт нар динамик дахь Бархасбадийн таталцлын талбар дахь гэрлийн хазайлтыг хэмжихийн тулд хэт урт суурь радио долгионы интерферометрийг ашигласан бөгөөд энэ нь харьцангуйн ерөнхий онолын таамаглалын өргөтгөлийн тодорхой ангиллын хувьд хурдыг тооцоолох боломжийг олгодог. таталцлын хүч - гэрлийн хурдны зөрүү 20% -иас хэтрэхгүй байх ёстой (энэ тайлбарыг ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөггүй);
- 2006 он - Марта Бургайгийн олон улсын баг (Паркийн ажиглалтын төв, Австрали) харьцангуйн ерөнхий онол ба түүний PSR J0737-3039A/B хоёр пульсарын систем дэх таталцлын долгионы цацрагийн хэмжээтэй тохирч байгааг илүү нарийвчлалтай нотолсон тухай мэдээлэв;
- 2014 он - Харвард-Смитсоны астрофизикийн төвийн (BICEP) одон орон судлаачид сансрын бичил долгионы арын цацрагийн хэлбэлзлийг хэмжих явцад анхдагч таталцлын долгионыг илрүүлсэн тухай мэдээлэв. Одоогийн байдлаар (2016) илэрсэн хэлбэлзлийг реликт биш гэж үзэж байгаа боловч Галактик дахь тоосжилттой холбон тайлбарлаж байна;
- 2016 он - олон улсын LIGO багтаталцлын долгионы дамжин өнгөрөх үйл явдлыг илрүүлсэн тухай мэдээлсэн GW150914. Анх удаа хэт өндөр харьцангуй хурдтай хэт хүчтэй таталцлын талбарт харилцан үйлчлэлцэж буй их биетүүдийг шууд ажиглав.< 1,2 × R s , v/c >0.5) нь харьцангуйн ерөнхий онолын зөвийг Ньютоны дараах өндөр эрэмбийн хэд хэдэн нөхцлийн нарийвчлалтайгаар шалгах боломжтой болсон. Таталцлын долгионы хэмжсэн тархалт нь таамагласан гравитоны массын тархалт ба дээд хязгаарын хэмжилттэй зөрчилддөггүй.< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.
