Yerçekimi alanında dengede olan bir sıvının serbest yüzeyi düzdür. Herhangi birinin etkisi altındaysa dış etki bir yerdeki sıvının yüzeyi ondan çıkarılır denge konumu sonra sıvıda hareket meydana gelir. Bu hareket, yerçekimi alanının etkisinden kaynaklandığı için yerçekimi dalgaları adı verilen dalgalar halinde sıvının tüm yüzeyi boyunca yayılacaktır. Yerçekimi dalgaları esas olarak sıvının yüzeyinde meydana gelir, iç katmanlarını ne kadar az yakalarsa, bu katmanlar o kadar derinde bulunur.
Burada, hareket eden akışkan parçacıklarının hızının, Euler denklemindeki terimin ihmal edilebilecek kadar küçük olduğu yerçekimi dalgalarını ele alacağız. Bu durumun fiziksel olarak ne anlama geldiğini bulmak kolaydır. Bir dalgadaki sıvı parçacıkların gerçekleştirdiği salınım periyodu mertebesinde bir zaman periyodu sırasında, bu parçacıklar dalganın genliği mertebesinde bir mesafe kat ederler, dolayısıyla hareketlerinin hızı Hız mertebesindedir v, büyüklük sırasına göre zaman aralıklarında ve dalganın yayılma yönü boyunca (-uzunluk dalgaları) büyüklük sırasına göre mesafeler boyunca gözle görülür şekilde değişir. Bu nedenle hızın zamana göre türevi büyüklük mertebesinde ve koordinatlara göre ise mertebesindedir. Dolayısıyla koşul, gereksinime eşdeğerdir.
yani dalgadaki salınımların genliği, dalga boyuna göre küçük olmalıdır. § 9'da, eğer hareket denklemindeki terim ihmal edilebilirse, akışkanın hareketinin potansiyel olduğunu gördük. Akışkanın sıkıştırılamaz olduğunu varsayarak (10.6) ve (10.7) denklemlerini kullanabiliriz. Denklem (10.7)'de artık hızın karesini içeren terimi ihmal edebiliriz; Yerçekimi alanına bir terim koyarak ve tanıtarak şunu elde ederiz:
(12,2)
Ekseni her zamanki gibi dikey olarak yukarı doğru seçiyoruz ve denge düzlemini x, y düzlemi olarak seçiyoruz düz yüzey sıvılar.
Sıvının yüzeyindeki noktaların koordinatını şu şekilde göstereceğiz; x, y koordinatlarının ve t süresinin bir fonksiyonudur. Dengede, salınım yaparken sıvı yüzeyinin dikey bir yer değiştirmesi vardır.
Sıvının yüzeyine sabit bir basınç etki etsin. Sonra (12.2)'ye göre yüzeydeyiz.
Sabit, potansiyeli yeniden tanımlayarak (ona koordinatlardan bağımsız bir miktar ekleyerek) ortadan kaldırılabilir. Daha sonra sıvının yüzeyindeki durum şu şekli alır:
Dalgadaki salınım genliğinin küçük olması yer değiştirmenin küçük olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, aynı yaklaşımla, yüzey noktalarının hareket hızının dikey bileşeninin yer değiştirmenin zamana göre türeviyle çakıştığını varsayabiliriz. Ancak şunu elde ederiz:
Salınımların küçük olması nedeniyle, bu durumda türevlerin değerlerini almak mümkündür. Böylece, sonunda bir yerçekimi dalgasındaki hareketi belirleyen aşağıdaki denklem sistemini elde ederiz:
Bir sıvının yüzeyindeki dalgaları, bu yüzeyin sınırsız olduğunu dikkate alarak ele alacağız. Ayrıca dalga boyunun sıvının derinliğine göre küçük olduğunu varsayacağız; bu durumda sıvının sonsuz derinlikte olduğu kabul edilebilir. Bu nedenle yan sınırlarda ve sıvının alt kısmında sınır koşullarını yazmıyoruz.
Eksen boyunca yayılan ve eksen boyunca tek biçimli bir kütleçekim dalgasını ele alalım; böyle bir dalgada tüm nicelikler y koordinatına bağlı değildir. Zamanın ve x koordinatının basit bir periyodik fonksiyonu olan bir çözüm arayacağız:
burada ( döngüsel frekanstır (bundan sadece frekans olarak bahsedeceğiz), k dalganın dalga vektörüdür, dalga boyudur. Bu ifadeyi denklemde yerine koyarak fonksiyonun denklemini elde ederiz.
Sıvının derinliğine doğru çürüyen çözümü (yani ):
Hala tatmin olmamız gerekiyor sınır koşulu(12.5), (12.5)'i yerine koyarak, b frekansı ile dalga vektörü (veya dedikleri gibi dalga dağılım yasası) arasındaki bağlantıyı buluruz:
Bir sıvıdaki hızların dağılımı, potansiyelin koordinatlar boyunca farklılaştırılmasıyla elde edilir:
Sıvının derinliğine doğru hızın katlanarak azaldığını görüyoruz. Her birinde verilen nokta uzayda (yani verilen x, z için), hız vektörü x düzleminde eşit olarak döner ve büyüklüğü sabit kalır.
Ayrıca dalgadaki sıvı parçacıkların yörüngesini de belirleyelim. Hareket eden bir akışkan parçacığının koordinatlarını geçici olarak x, z ile gösterelim (koordinatları değil) sabit nokta uzayda) ve aracılığıyla - parçacığın denge konumu için x değerleri. O zaman ve (12.8) denkleminin sağ tarafına salınımların küçüklüğünden yararlanılarak yerine yaklaşık olarak yazılabilir. Zaman içindeki entegrasyon şunu verir:
Böylece sıvı parçacıkları, sıvının derinliğine doğru katlanarak azalan yarıçapa sahip noktaların etrafında daireler çizer.
Dalga yayılma hızı U, § 67'de gösterileceği gibi eşittir. Burada yerine koyarsak, sonsuz derinliğe sahip bir sıvının sınırsız bir yüzeyi üzerinde yerçekimsel dalgaların yayılma hızının şuna eşit olduğunu buluruz:
Dalga boyu arttıkça artar.
Uzun yerçekimi dalgaları
Uzunluğu sıvının derinliğine göre küçük olan yerçekimi dalgalarını dikkate aldıktan sonra, şimdi uzunluğu sıvının derinliğine göre büyük olan dalgaların karşıt sınırlayıcı durumu üzerinde duracağız.
Bu tür dalgalara uzun denir.
Öncelikle uzun dalgaların kanaldaki yayılımını ele alalım. Kanalın uzunluğunun (x ekseni boyunca yönlendirilmiş) sınırsız olduğunu kabul edeceğiz. Kanalın kesiti isteğe bağlı bir şekle sahip olabilir ve uzunluğu boyunca değişebilir. Kanaldaki sıvının kesit alanı ile gösterilir. Kanalın derinliği ve genişliğinin dalga boyuna göre küçük olduğu varsayılır.
Burada boylamsal olarak ele alacağız uzun dalgalar sıvının kanal boyunca hareket ettiği. Bu tür dalgalarda kanal uzunluğu boyunca hız bileşeni, bileşenlere göre büyüktür.
Basitçe v'yi ifade ederek ve küçük terimleri atlayarak Euler denkleminin -bileşenini şu şekilde yazabiliriz:
a bileşeni - formda
(dalganın genliği hala küçük kabul edildiğinden, hız açısından ikinci dereceden terimleri atlıyoruz). Elimizdeki ikinci denklemden şunu not ediyoruz: serbest yüzey) olmalı
Bu ifadeyi ilk denklemde yerine koyarsak şunu elde ederiz:
İki bilinmeyenin belirlenmesine yönelik ikinci denklem, süreklilik denkleminin türetilmesine benzer bir yöntem kullanılarak türetilebilir. Bu denklem esasen incelenen duruma uygulanan bir süreklilik denklemidir. Kanalın birbirinden belirli bir mesafede bulunan iki kesit düzlemi arasında kalan sıvının hacmini ele alalım. Birim zamanda, bir düzlemden eşit hacimde sıvı girecek ve diğer düzlemden bir hacim çıkacaktır. Dolayısıyla her iki düzlem arasındaki sıvının hacmi değişecektir.
Elinizi sallayın ve yerçekimi dalgaları Evrenin her yerine yayılacaktır.
S. Popov, M. Prokhorov. Evrenin Hayalet Dalgaları
Astrofizikte onlarca yıldır beklenen bir olay gerçekleşti. Yarım asırlık bir araştırmanın ardından, Einstein'ın yüz yıl önce öngördüğü kütleçekim dalgaları, yani uzay-zamanın titreşimleri nihayet keşfedildi. 14 Eylül 2015'te, güncellenen LIGO gözlemevi, kütleleri 29 ve 36 olan iki kara deliğin birleşmesinden kaynaklanan bir yerçekimsel dalga patlaması tespit etti. güneş kütleleri yaklaşık 1,3 milyar ışıkyılı uzaklıktaki uzak bir galakside. Yerçekimi dalgası astronomisi, fiziğin tam teşekküllü bir dalı haline geldi; Evreni gözlemlememiz için yeni bir yol açtı ve güçlü yerçekiminin daha önce erişilemeyen etkilerini incelememize olanak tanıyacak.
Yerçekimi dalgaları
Farklı yerçekimi teorileri üretebilirsiniz. Kendimizi onun tek bir tezahürüyle, Newton'un evrensel çekim yasasıyla sınırlandırdığımız sürece, hepsi dünyamızı eşit derecede iyi tanımlayacaktır. Ama başka, daha incelikli olanlar da var yerçekimi etkileri Güneş sistemi ölçeğinde deneysel olarak test edilmiş olan bu teoriler belirli bir teoriye işaret ediyor: genel görelilik (GR).
Genel görelilik sadece bir formüller dizisi değil, yerçekiminin özüne ilişkin temel bir görüştür. Sıradan fizikte uzay yalnızca bir arka plan olarak hizmet ediyorsa, fiziksel olaylar o zaman GTR'de kendisi bir fenomen haline gelir, GTR yasalarına göre değişen dinamik bir miktar olur. Yerçekimi olarak hissedilen şey, pürüzsüz bir arka plana göre uzay-zamanın bu çarpıklıklarıdır - veya geometri dilinde uzay-zaman ölçüsünün çarpıklıklarıdır. Kısacası genel görelilik, kütle çekiminin geometrik kökenini ortaya koymaktadır.
Genel Göreliliğin çok önemli bir öngörüsü var: Yerçekimi dalgaları. Bunlar, "kaynaktan kopabilen" ve kendi kendini sürdürebilen, uçup gidebilen uzay-zaman çarpıklıklarıdır. Bu yerçekiminin kendisidir, kimsenin değildir, kendine aittir. Albert Einstein nihayet 1915'te genel göreliliği formüle etti ve türettiği denklemlerin bu tür dalgaların varlığına izin verdiğini hemen fark etti.
Her dürüst teoride olduğu gibi, genel göreliliğin bu kadar net bir öngörüsü deneysel olarak doğrulanmalıdır. Hareket eden herhangi bir cisim yerçekimi dalgaları yayabilir: gezegenler, yukarı doğru atılan bir taş veya bir el dalgası. Ancak sorun, yerçekimsel etkileşimin o kadar zayıf olmasıdır ki, hiçbir deney düzeneği, sıradan "yayıcılardan" yerçekimsel dalgaların emisyonunu tespit edemez.
Güçlü bir dalgayı "kovalamak" için uzay-zamanı büyük ölçüde bozmanız gerekir. İdeal seçenek, kütleçekim yarıçapları civarında bir mesafede, birbirlerinin etrafında yakın bir dansla dönen iki kara deliktir (Şekil 2). Metriğin çarpıklıkları o kadar güçlü olacak ki, bu çiftin enerjisinin gözle görülür bir kısmı yerçekimi dalgalarına yayılacak. Enerji kaybederek çift yakınlaşacak, giderek daha hızlı dönecek, ölçüyü giderek daha fazla bozacak ve daha güçlü yerçekimsel dalgalar üretecek - ta ki sonunda her şey radikal bir şekilde yeniden yapılanana kadar. yerçekimi alanı Bu çift ve iki kara delik birleşmeyecek.
Kara deliklerin böyle bir birleşmesi muazzam bir güç patlamasıdır, ancak yayılan tüm bu enerji ışığa, parçacıklara değil, uzayın titreşimlerine gider. Yayılan enerji, kara deliklerin başlangıçtaki kütlesinin gözle görülür bir kısmını oluşturacak ve bu radyasyon, saniyeden çok daha kısa bir sürede dışarı sıçrayacaktır. Nötron yıldızlarının birleşmeleri de benzer salınımlar oluşturacaktır. Biraz daha zayıf bir kütleçekim dalgası enerji salınımı, bir süpernova çekirdeğinin çökmesi gibi diğer süreçlere de eşlik eder.
İki kompakt nesnenin birleşmesinden kaynaklanan yerçekimsel dalga patlaması, Şekil 2'de gösterildiği gibi çok spesifik, iyi hesaplanmış bir profile sahiptir. 3. Salınım periyodu ayarlanır yörünge hareketi iki nesne birbirinin etrafındadır. Yerçekimi dalgaları enerjiyi taşır; Sonuç olarak nesneler birbirine yaklaşır ve daha hızlı döner - ve bu hem salınımların hızlanmasında hem de genliğin artmasında görülebilir. Bir noktada, bir birleşme meydana gelir, son güçlü dalga yayılır ve bunu yüksek frekanslı bir “sonraki halka” takip eder ( zil sesi) - küresel olmayan tüm çarpıklıkları "atlayan" ortaya çıkan kara deliğin titremesi (bu aşama resimde gösterilmemiştir). Bu karakteristik profili bilmek, fizikçilerin böyle bir birleşmeden gelen zayıf sinyali oldukça gürültülü dedektör verilerinde aramasına yardımcı olur.
Uzay-zaman ölçüsündeki dalgalanmalar (muhteşem bir patlamanın yerçekimsel dalga yankısı) kaynaktan itibaren Evren boyunca her yöne dağılacak. Bir nokta kaynağın parlaklığının ondan uzaklaştıkça azalmasına benzer şekilde, genlikleri mesafeyle birlikte zayıflar. Uzak bir galaksiden gelen bir patlama Dünya'ya ulaştığında, metrik dalgalanmalar 10 −22 düzeyinde veya daha az olacaktır. Yani fiziksel olarak birbiriyle alakası olmayan nesneler arasındaki mesafe periyodik olarak bu kadar göreceli olarak artacak ve azalacaktır.
Bu sayının büyüklük sırasını ölçeklendirme hususlarından elde etmek kolaydır (bkz. V. M. Lipunov'un makalesi). Nötron yıldızlarının veya yıldız kütlelerinin kara deliklerinin birleşmesi anında, hemen yanındaki metriğin çarpıklıkları çok büyüktür - 0,1 düzeyinde, bu nedenle yerçekimi güçlüdür. Böylesine ciddi bir bozulma, bu nesnelerin büyüklüğü düzeyinde, yani birkaç kilometrelik bir alanı etkiler. Kaynaktan uzaklaştıkça salınımın genliği mesafeyle ters orantılı olarak azalır. Bu, 100 Mpc = 3·10·21 km uzaklıkta salınımların genliğinin 21 büyüklük düzeyinde düşeceği ve yaklaşık 10−22 olacağı anlamına gelir.
Elbette birleşme bizim galaksimizde gerçekleşirse, Dünya'ya ulaşan uzay-zaman sarsıntıları çok daha güçlü olacaktır. Ancak bu tür olaylar birkaç bin yılda bir meydana gelir. Bu nedenle, yalnızca onlarca ila yüzlerce megaparsek mesafedeki nötron yıldızlarının veya kara deliklerin birleşmesini algılayabilecek bir dedektöre güvenmelisiniz; bu, binlerce ve milyonlarca galaksiyi kapsayacağı anlamına gelir.
Burada, yerçekimi dalgalarının varlığının dolaylı bir göstergesinin zaten keşfedildiğini ve hatta 1993 yılında Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldüğünü de eklemek gerekir. İkili sistem PSR B1913+16'daki pulsarın uzun vadeli gözlemleri, yörünge periyodunun, yerçekimi radyasyonundan kaynaklanan enerji kayıpları hesaba katılarak, genel görelilik tarafından tahmin edilenle tam olarak aynı oranda azaldığını göstermiştir. Bu nedenle bilim adamlarının neredeyse hiçbiri kütleçekim dalgalarının gerçekliğinden şüphe duymuyor; tek soru onları nasıl yakalayacağımızdır.
Arama geçmişi
Yerçekimi dalgalarının araştırılması yaklaşık yarım yüzyıl önce başladı ve neredeyse anında bir sansasyona dönüştü. Maryland Üniversitesi'nden Joseph Weber ilk rezonans dedektörünü tasarladı: yanlarında hassas piezoelektrik sensörler bulunan ve yabancı titreşimlere karşı iyi titreşim yalıtımına sahip iki metrelik sağlam bir alüminyum silindir (Şekil 4). Bir yerçekimsel dalga geçtiğinde silindir, uzay-zamanın çarpıklıklarıyla rezonansa girer ve sensörlerin bunu kaydetmesi gerekir. Weber bu türden birkaç dedektör üretti ve 1969'da, oturumlardan birinde okumalarını analiz ettikten sonra, "yerçekimi dalgalarının sesini" iki kilometre arayla birkaç dedektörde aynı anda kaydettiğini doğrudan belirtti (J. Weber, 1969). Yerçekimi Radyasyonunun Keşfine İlişkin Kanıt). Açıkladığı salınımların genliğinin inanılmaz derecede büyük olduğu, 10-16 mertebesinde, yani tipik beklenen değerden bir milyon kat daha büyük olduğu ortaya çıktı. Weber'in mesajı bilim camiası tarafından büyük bir şüpheyle karşılandı; Dahası, benzer dedektörlerle donatılmış diğer deney grupları daha sonra tek bir benzer sinyali yakalayamadı.
Ancak Weber'in çabaları tüm bu araştırma alanına ivme kazandırdı ve dalga avını başlattı. 1970'lerden bu yana Vladimir Braginsky ve Moskova Devlet Üniversitesi'nden meslektaşlarının çabalarıyla SSCB de bu yarışa girdi (bkz. yerçekimsel dalga sinyallerinin yokluğu). Yazıda o dönemlere dair ilginç bir hikaye var Bir kız çukura düşerse... . Bu arada Braginsky, kuantum optik ölçümlerin tüm teorisinin klasiklerinden biridir; Optik ölçümlerde önemli bir sınırlama olan standart kuantum ölçüm limiti kavramını ortaya atan ilk kişi oydu ve prensipte bunların nasıl aşılabileceğini gösterdi. Weber'in rezonans devresi iyileştirildi ve kurulumun derinlemesine soğutulması sayesinde gürültü önemli ölçüde azaldı (bu projelerin listesine ve geçmişine bakın). Bununla birlikte, bu tür tamamen metal dedektörlerin doğruluğu, beklenen olayları güvenilir bir şekilde tespit etmek için hâlâ yetersizdi ve ayrıca kilohertz civarında yalnızca çok dar bir frekans aralığında rezonans yapacak şekilde ayarlanmışlardı.
Yalnızca rezonans yapan bir nesneyi kullanmakla kalmayıp, iki ilgisiz, bağımsız olarak asılı duran cisim (örneğin iki ayna) arasındaki mesafeyi izleyen dedektörler çok daha umut verici görünüyordu. Yerçekimi dalgasının neden olduğu uzay titreşimi nedeniyle aynalar arasındaki mesafe ya biraz daha büyük ya da biraz daha küçük olacaktır. Dahası, kol ne kadar uzun olursa, belirli bir genliğe sahip yerçekimi dalgasının neden olacağı mutlak yer değiştirme de o kadar büyük olacaktır. Bu titreşimler aynaların arasından geçen bir lazer ışını tarafından hissedilebilir. Böyle bir şema, 10 hertz'den 10 kilohertz'e kadar geniş bir frekans aralığındaki salınımları tespit etme kapasitesine sahiptir ve bu tam olarak birleşen nötron yıldızı çiftlerinin veya yıldız kütleli kara deliklerin yayılacağı aralıktır.
Michelson interferometresine dayanan bu fikrin modern uygulaması şuna benzer (Şekil 5). Aynalar, birbirine dik iki uzun, birkaç kilometre uzunluğundaki vakum odalarında asılıdır. Tesisin girişinde lazer ışını bölünüyor, her iki odadan geçiyor, aynalardan yansıyor, geri dönüyor ve yarı saydam bir aynada yeniden birleşiyor. Optik sistemin kalite faktörü son derece yüksektir, dolayısıyla lazer ışını yalnızca bir kez ileri geri geçmekle kalmaz, bu optik rezonatörde uzun süre kalır. "Sessiz" durumda uzunluklar, iki ışın yeniden birleştikten sonra sensör yönünde birbirini iptal edecek ve ardından fotodetektör tamamen gölgede kalacak şekilde seçilir. Ancak aynalar yerçekimi dalgalarının etkisi altında mikroskobik bir mesafe hareket ettiğinde, iki ışının telafisi eksik kalır ve fotodetektör ışığı yakalar. Ve yer değiştirme ne kadar güçlü olursa, o kadar fazla olur parlak ışık fotoğraf sensörünü göreceksiniz.
"Mikroskobik yer değiştirme" kelimeleri etkinin inceliğini anlatmaya bile yaklaşmıyor. Aynaların ışığın dalga boyuna yani mikronlara göre yer değiştirmesi, herhangi bir hile yapılmadan bile kolayca fark edilebilir. Ancak 4 km'lik kol uzunluğuyla bu, uzay-zamanın 10−10 genlikli salınımlarına karşılık gelir. Aynaların atom çapına göre yer değiştirmesini fark etmek de sorun değil; binlerce kez ileri geri hareket edecek ve istenen faz kaymasını elde edecek bir lazer ışınını ateşlemek yeterlidir. Ancak bu aynı zamanda maksimum 10 −14'ü verir. Ve yer değiştirme ölçeğinde milyonlarca kez daha aşağıya inmemiz gerekiyor, yani ayna kaymasını bir atom değil, binde bir oranında kaydetmeyi öğrenmemiz gerekiyor. atom çekirdeği!
Gerçekten şaşırtıcı olan bu teknolojiye giden yolda fizikçiler birçok zorluğun üstesinden gelmek zorunda kaldı. Bazıları tamamen mekaniktir: yabancı titreşimden mümkün olduğunca kurtulmak için, başka bir süspansiyona asılan bir süspansiyona, üçüncü bir süspansiyona vb. Büyük aynalar asmanız gerekir. Diğer sorunlar da araçsal ama optiktir. Örneğin, optik sistemde dolaşan ışın ne kadar güçlü olursa, aynaların yer değiştirmesi de o kadar zayıf bir şekilde fotosensör tarafından algılanabilir. Ancak çok güçlü bir ışın, optik elemanları eşit olmayan bir şekilde ısıtacak ve bu da ışının özellikleri üzerinde zararlı bir etkiye sahip olacaktır. Bu etkinin bir şekilde telafi edilmesi gerekiyor ve bunun için 2000'li yıllarda bu konuyla ilgili koskoca bir araştırma programı başlatıldı (bu araştırmayla ilgili bir haber için, Yüksek hassasiyetli bir kütleçekimsel dalga dedektörüne giden yolda Engellerin Aşılması haberine bakın, "Elementler" ”, 27.06.2006 ). Son olarak, bir boşluktaki fotonların kuantum davranışına ve belirsizlik ilkesine ilişkin tamamen temel fiziksel sınırlamalar vardır. Sensörün hassasiyetini standart kuantum limiti adı verilen bir değerle sınırlandırırlar. Ancak fizikçiler, lazer ışığının akıllıca hazırlanmış kuantum durumunu kullanarak bunun üstesinden gelmeyi zaten öğrendiler (J. Aasi ve diğerleri, 2013. Işığın sıkıştırılmış durumlarını kullanarak LIGO yerçekimsel dalga dedektörünün artan hassasiyeti).
Yerçekimi dalgaları yarışına katılıyor tüm listeülkeler; Rusya'nın Baksan Gözlemevi'nde kendi kurulumu var ve bu arada, Dmitry Zavilgelsky'nin popüler bilim belgeselinde anlatılıyor. "Dalgaları ve Parçacıkları Beklerken". Bu yarışın liderleri artık iki laboratuvardan oluşuyor: Amerikan LIGO projesi ve İtalyan Başak dedektörü. LIGO, Hanford (Washington Eyaleti) ve Livingston'da (Louisiana) bulunan ve birbirinden 3000 km uzakta bulunan iki özdeş dedektör içerir. İki ayarın olması iki nedenden dolayı önemlidir. İlk olarak, sinyal yalnızca her iki dedektör tarafından aynı anda görüldüğünde kayıtlı sayılacaktır. İkincisi, iki kurulumda bir yerçekimsel dalga patlamasının gelişindeki farka bakılarak (10 milisaniyeye ulaşabilir) bu sinyalin gökyüzünün hangi kısmından geldiği yaklaşık olarak belirlenebilir. Doğru, iki dedektörle hata çok büyük olacak, ancak Başak devreye girdiğinde doğruluk gözle görülür şekilde artacaktır.
Açıkça konuşursak, yerçekimi dalgalarının interferometrik tespiti fikri ilk olarak 1962'de Sovyet fizikçileri M.E. Herzenstein ve V.I. O zamanlar lazer yeni icat edilmişti ve Weber rezonans dedektörlerini yaratmaya başladı. Ancak bu makale Batı'da fark edilmedi ve doğruyu söylemek gerekirse gelişmeyi etkilemedi. gerçek projeler(Kütleçekimsel dalga algılama fiziğinin tarihsel incelemesine bakın: rezonans ve interferometrik dedektörler).
LIGO yerçekimsel gözlemevinin oluşturulması, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nden (Caltech) üç bilim insanının girişimiyle gerçekleşti. Bunlar, interferometrik yerçekimsel dalga dedektörü fikrini gerçekleştiren Rainer Weiss, lazer ışığının tespit için yeterli stabilitesini elde eden Ronald Drever ve projenin arkasındaki teorisyen olan ve artık kamuoyu tarafından iyi bilinen Kip Thorne'dur. bilimsel danışman filmi "Interstellar" olarak. LIGO'nun erken dönem tarihini Rainer Weiss ile yakın zamanda yapılan bir röportajda ve John Preskill'in anılarında okuyabilirsiniz.
Yerçekimi dalgalarının interferometrik tespiti projesiyle ilgili faaliyetler 1970'lerin sonlarında başladı ve ilk başta birçok kişi bu girişimin uygulanabilirliğinden şüphe ediyordu. Ancak bir dizi prototipin gösterilmesinin ardından mevcut LIGO tasarımı yazıldı ve onaylandı. 20. yüzyılın son on yılı boyunca inşa edilmiştir.
Projenin ilk itici gücü Amerika Birleşik Devletleri'nden gelse de LIGO gerçek anlamda uluslararası bir projedir. 15 ülke finansal ve entelektüel açıdan yatırım yaptı ve binin üzerinde kişi işbirliğinin üyesi. Projenin uygulanmasında önemli bir rol Sovyet tarafından oynandı ve Rus fizikçiler. En başından beri, Moskova Devlet Üniversitesi'nden daha önce bahsedilen Vladimir Braginsky grubu, LIGO projesinin uygulanmasında aktif rol aldı ve daha sonra Nizhny Novgorod Uygulamalı Fizik Enstitüsü de işbirliğine katıldı.
LIGO gözlemevi 2002 yılında faaliyete geçti ve 2010 yılına kadar altı bilimsel gözlem oturumuna ev sahipliği yaptı. Hiçbir yerçekimsel dalga patlaması güvenilir bir şekilde tespit edilemedi ve fizikçiler bu tür olayların sıklığına yalnızca üst sınırlar koyabildiler. Ancak bu onları pek şaşırtmadı: Tahminler, evrenin o zamanlar dedektörün "dinlediği" bölümünde, yeterince güçlü bir felaket olasılığının düşük olduğunu gösterdi: yaklaşık olarak her birkaç on yılda bir.
Bitiş çizgisi
2010'dan 2015'e kadar LIGO ve Başak işbirlikleri ekipmanı radikal bir şekilde modernize etti (ancak Başak hâlâ hazırlık aşamasındadır). Ve artık uzun zamandır beklenen hedef doğrudan görüş alanındaydı. LIGO - veya daha doğrusu aLIGO ( Gelişmiş LIGO) - artık tarafından oluşturulan patlamaları yakalamaya hazırdı nötron yıldızları 60 megaparsek uzaklıkta ve kara delikler yüzlerce megaparsek uzaklıkta. Yerçekimi dalgalarını dinlemeye açık olan Evrenin hacmi, önceki oturumlara kıyasla on kat arttı.
Bir sonraki kütleçekim dalgası patlamasının ne zaman ve nerede gerçekleşeceğini tahmin etmek elbette mümkün değil. Ancak güncellenen dedektörlerin hassasiyeti, yılda birkaç nötron yıldızı birleşmesine güvenilmesini mümkün kıldı, dolayısıyla ilk patlama, ilk dört aylık gözlem oturumu sırasında zaten beklenebilirdi. Birkaç yıl süren aLIGO projesinin tamamı hakkında konuşursak, karar son derece açıktı: ya patlamalar birbiri ardına düşecek ya da genel görelilikteki bir şey temelde işe yaramıyor. Her ikisi de büyük keşifler olacak.
18 Eylül 2015'ten 12 Ocak 2016'ya kadar ilk aLIGO gözlem oturumu gerçekleşti. Tüm bu süre boyunca internette yerçekimi dalgalarının kaydedildiğine dair söylentiler dolaşıyordu, ancak işbirliği sessiz kaldı: "Verileri topluyor ve analiz ediyoruz ve sonuçları raporlamaya henüz hazır değiliz." Analiz süreci sırasında işbirliğinin üyelerinin gerçek bir yerçekimsel dalga patlaması gördüklerinden tam olarak emin olamamaları da ek bir ilgi uyandırdı. Gerçek şu ki, LIGO'da bilgisayar tarafından üretilen bir patlama zaman zaman gerçek veri akışına yapay olarak dahil ediliyor. Buna "kör enjeksiyon" adı veriliyor ve tüm gruptan yalnızca üç kişi (!), bunu rastgele bir zamanda gerçekleştiren sisteme erişebiliyor. Ekip bu artışı takip etmeli, sorumlu bir şekilde analiz etmeli ve en fazla son aşamalar"kartlar ortaya çıkıyor" analizi ve işbirliğinin üyeleri bunun olup olmadığını öğrenecek gerçek olay veya bir uyanıklık testi. Bu arada, 2010 yılında böyle bir vakada, konu bir makale yazma noktasına bile geldi, ancak daha sonra keşfedilen sinyalin sadece bir "kör doldurma" olduğu ortaya çıktı.
Lirik ara söz
Anın ciddiyetini bir kez daha hissetmek için bu hikayeye diğer taraftan, bilimin içinden bakmayı öneriyorum. Zor olduğunda, ulaşılmaz olduğunda bilimsel problem birkaç yıldır pes etmiyor - bu normal bir çalışma anıdır. Birden fazla nesil boyunca ürün vermediğinde tamamen farklı algılanır.
Bir okul çocuğu olarak popüler bilim kitaplarını okursunuz ve bu çözülmesi zor ama son derece ilginç bilimsel bilmeceyi öğrenirsiniz. Öğrenci olarak fizik okuyorsunuz, raporlar veriyorsunuz ve bazen uygun olsun ya da olmasın çevrenizdeki insanlar size onun varlığını hatırlatıyor. O zaman kendiniz bilim yaparsınız, fiziğin başka bir alanında çalışırsınız, ancak bunu çözmeye yönelik başarısız girişimleri düzenli olarak duyarsınız. Elbette, bir yerlerde bunu çözmek için aktif çabalar sarf edildiğini anlıyorsunuz, ancak dışarıdan biri olarak sizin için nihai sonuç değişmeden kalıyor. Sorun, bilimsel yaşamınız ölçeğinde statik bir arka plan, bir dekorasyon, fiziğin ebedi ve neredeyse hiç değişmeyen bir unsuru olarak algılanıyor. Her zaman olan ve olacak bir görev gibi.
Ve sonra çözüyorlar. Ve aniden, birkaç günlük ölçekte, dünyanın fiziksel resminin değiştiğini ve artık bunun başka terimlerle formüle edilmesi ve başka sorular sorulması gerektiğini hissediyorsunuz.
Yerçekimi dalgalarını doğrudan araştırmak için çalışan insanlar için bu görev elbette değişmeden kalmadı. Hedefi görüyorlar, neyin başarılması gerektiğini biliyorlar. Elbette doğanın da onları yarı yolda bırakıp onları bazı yerlere atmasını umuyorlar. yakındaki galaksi güçlü bir dalgalanma, ancak aynı zamanda doğa bu kadar destekleyici olmasa bile artık bilim adamlarından saklanamayacağını anlıyorlar. Tek soru, hedeflerine tam olarak ne zaman ulaşabilecekleridir. teknik amaçlar. Onlarca yıldır yerçekimsel dalgaları arayan bir kişinin bu hissi hakkındaki hikayesi, daha önce bahsedilen filmde duyulabilir. "Dalgaları ve Parçacıkları Beklerken".
Açılış
Şek. 7 gösterildi ana sonuç: her iki dedektör tarafından kaydedilen sinyalin profili. Gürültünün arka planında salınımın önce zayıf göründüğü, ardından genlik ve frekansın arttığı görülebilir. istenilen şekil. Sayısal simülasyonların sonuçlarıyla karşılaştırma, hangi nesnelerin birleştiğini gözlemlediğimizi bulmamızı sağladı: bunlar yaklaşık 36 ve 29 güneş kütlesi kütleli kara deliklerdi ve birleşerek 62 güneş kütlesi kütleli bir kara deliğe dönüştüler (hepsinde hata) %90 güven aralığına karşılık gelen bu sayılar 4 güneş kütlesidir). Yazarlar, bu arada ortaya çıkan kara deliğin şimdiye kadar gözlemlenen en ağır yıldız kütleli kara delik olduğunu belirtiyorlar. İlk iki nesnenin toplam kütlesi ile son kara deliğin toplam kütlesi arasındaki fark 3 ± 0,5 güneş kütlesidir. Bu yerçekimsel kütle kusuru, yaklaşık 20 milisaniye içinde tamamen yayılan yerçekimi dalgalarının enerjisine dönüştü. Hesaplamalar, yerçekimi dalgasının en yüksek gücünün 3,6 x 10 x 56 erg/s'ye, yani kütle açısından saniyede yaklaşık 200 güneş kütlesine ulaştığını gösterdi.
Tespit edilen sinyalin istatistiksel önemi 5,1σ'dur. Yani bu istatistiksel dalgalanmaların birbiriyle örtüştüğünü ve tamamen tesadüfen böyle bir patlama yarattığını varsayarsak, böyle bir olayın gerçekleşmesi için 200 bin yıl beklemek gerekir. Bu, tespit edilen sinyalin bir dalgalanma olmadığını güvenle ifade etmemizi sağlar.
İki dedektör arasındaki zaman gecikmesi yaklaşık 7 milisaniye idi. Bu, sinyalin varış yönünü tahmin etmeyi mümkün kıldı (Şekil 9). Yalnızca iki dedektör olduğundan, yerelleştirmenin oldukça yaklaşık olduğu ortaya çıktı: gök küresinin parametreler açısından uygun bölgesi 600 derece karedir.
LIGO işbirliği kendisini sadece yerçekimsel dalgaların kaydedildiği gerçeğini belirtmekle sınırlamadı, aynı zamanda bu gözlemin astrofizik açısından doğurduğu sonuçların ilk analizini de gerçekleştirdi. Aynı gün dergide yayınlanan GW150914 ikili kara delik birleşmesinin astrofiziksel çıkarımları makalesinde Astrofizik Günlük Mektupları, yazarlar bu tür kara delik birleşmelerinin meydana gelme sıklığını tahmin ettiler. Sonuç, yılda gigaparsek küp başına en az bir birleşme oldu; bu da bu konuda en iyimser modellerin tahminleriyle tutarlı.
Yerçekimi dalgaları size ne söylüyor?
Onlarca yıl süren araştırmaların ardından yeni bir olgunun keşfi, fiziğin yeni bir dalının sonu değil, yalnızca başlangıcıdır. Elbette iki siyahın birleşmesinden kaynaklanan yer çekimi dalgalarının kaydı başlı başına önemlidir. Bu, kara deliklerin varlığının, çift kara deliklerin varlığının, yerçekimi dalgalarının gerçekliğinin doğrudan kanıtıdır ve genel olarak konuşursak, genel göreliliğin dayandığı yerçekimine geometrik yaklaşımın doğruluğunun kanıtıdır. Ancak fizikçiler için, yerçekimsel dalga astronomisinin daha önce erişilemeyen şeyleri incelemeyi mümkün kılan yeni bir araştırma aracı haline gelmesi de daha az değerli değil.
Birincisi, Evreni görmenin ve kozmik felaketleri araştırmanın yeni bir yoludur. Yerçekimi dalgaları için hiçbir engel yoktur; evrendeki her şeyden sorunsuzca geçerler. Kendi kendilerine yetebilirler: Profilleri onları doğuran süreç hakkında bilgi taşır. Son olarak, büyük bir patlama optik, nötrino ve kütleçekimsel bir patlamaya neden olursa, o zaman bunların hepsini yakalamaya çalışabilir, birbirleriyle karşılaştırabilir ve orada olup bitenlerin daha önce erişilemeyen ayrıntılarını anlayabiliriz. Tek bir olaydan gelen bu kadar farklı sinyalleri yakalayıp karşılaştırabilmek, tüm sinyal astronomisinin temel amacıdır.
Yerçekimi dalgası dedektörleri daha da hassas hale geldiğinde, uzay-zamanın sarsıntısını birleşme anında değil, birleşmeden birkaç saniye önce tespit edebilecek. Uyarı sinyallerini genel gözlem istasyonları ağına otomatik olarak gönderecekler ve önerilen birleşmenin koordinatlarını hesaplayan astrofizik teleskop uyduları, bu saniyeler içinde istenen yöne dönüp optik patlamadan önce gökyüzünü fotoğraflamaya başlayacak zamana sahip olacaklar. başlar.
İkincisi, kütleçekimsel dalga patlaması nötron yıldızları hakkında yeni şeyler öğrenmemize olanak tanıyacak. Nötron yıldızı birleşmesi aslında doğanın bizim için nötron yıldızları üzerinde yapabileceği en son ve en ekstrem deneydir ve biz seyirci olarak sadece sonuçları gözlemlemekle yetineceğiz. Böyle bir birleşmenin gözlemsel sonuçları değişebilir (Şekil 10) ve bunların istatistiklerini toplayarak nötron yıldızlarının bu tür egzotik ortamlardaki davranışlarını daha iyi anlayabiliriz. Gözden geçirmek mevcut durum Bu yöndeki vakalar S. Rosswog'un 2015 tarihli son yayınında bulunabilir. Kompakt ikili birleşmelerin çoklu haberci resmi.
Üçüncüsü, süpernovadan gelen patlamanın kaydedilmesi ve onunla karşılaştırılması. optik gözlemlerçöküşün en başında, içeride olup bitenlerin ayrıntılarını nihayet anlamamızı sağlayacak. Şu anda fizikçiler hala bu konuda zorluk yaşıyorlar. sayısal modelleme bu süreç.
Dördüncüsü, yerçekimi teorisiyle ilgilenen fizikçilerin, güçlü yerçekiminin etkilerini incelemek için imrenilen bir "laboratuvarı" var. Şu ana kadar genel göreliliğin doğrudan gözlemleyebildiğimiz tüm etkileri zayıf alanlardaki çekimle ilgiliydi. Güçlü yerçekimi koşullarında, uzay-zamanın çarpıklıkları kendileriyle güçlü bir şekilde etkileşime girmeye başladığında, yalnızca dolaylı tezahürlerden, kozmik felaketlerin optik yankısı yoluyla ne olacağını tahmin edebiliriz.
Beşinci olarak, ortaya çıkıyor yeni fırsat egzotik yerçekimi teorilerini test etmek için. Bu tür teoriler modern fizik zaten çok fazla, örneğin A. N. Petrov'un popüler kitabı "Yerçekimi"nden onlara ayrılan bölüme bakın. Bu teorilerden bazıları, zayıf alanların sınırı açısından geleneksel genel göreliliğe benzemektedir, ancak kütleçekimi çok güçlü hale geldiğinde çok farklı olabilirler. Diğerleri ise yerçekimsel dalgalar için yeni bir tür kutuplaşmanın varlığını kabul ediyor ve ışık hızından biraz farklı bir hız öngörüyor. Son olarak, ek mekansal boyutları içeren teoriler vardır. Kütleçekim dalgalarına dayanarak onlar hakkında ne söylenebileceği ucu açık bir sorudur ancak buradan bazı bilgilerden yararlanılabileceği açıktır. Ayrıca Postnauka'daki bir seçkide yerçekimsel dalgaların keşfiyle nelerin değişeceğine dair astrofizikçilerin görüşlerini de okumanızı öneririz.
Gelecek planları
Yerçekimi dalgası astronomisine ilişkin beklentiler son derece heyecan vericidir. Şimdi aLIGO dedektörünün yalnızca ilk, en kısa gözlem oturumu tamamlandı ve bu kısa sürede zaten net bir sinyal tespit edildi. Şunu söylemek daha doğru olur: İlk sinyal resmi başlamadan önce yakalandı ve işbirliğinin dört aylık çalışmasının tamamı henüz raporlanmadı. Kim bilir, belki de zaten birkaç ek artış vardır? Öyle ya da böyle, ama dahası, dedektörlerin hassasiyeti arttıkça ve Evrenin kütleçekim dalgası gözlemlerine açık kısmı genişledikçe, kaydedilen olayların sayısı çığ gibi artacaktır.
LIGO-Virgo ağı için beklenen oturum programı Şekil 1'de gösterilmektedir. 11. Altı ay sürecek olan ikinci seans bu yılın sonunda başlayacak, üçüncü seans ise neredeyse 2018 yılının tamamını alacak ve her aşamada dedektörün hassasiyeti artacaktır. 2020 civarında, aLIGO'nun planlanan hassasiyetine ulaşması gerekiyor; bu da dedektörün, bizden 200 Mpc'ye kadar mesafelerde bulunan nötron yıldızlarının birleşmesi için Evreni araştırmasına olanak tanıyacak. Daha da enerjik kara delik birleşme olayları için hassasiyet neredeyse bir gigaparsek'e ulaşabilir. Öyle ya da böyle, Evrenin gözleme açık hacmi ilk seansa kıyasla onlarca kat artacaktır.
Yenilenen İtalyan laboratuvarı Virgo da bu yılın sonlarında devreye girecek. Hassasiyeti LIGO'nunkinden biraz daha az ama yine de oldukça iyi. Üçgenleme yöntemi nedeniyle, uzayda aralıklı olarak yerleştirilen üçlü dedektör, kaynakların konumunun çok daha iyi bir şekilde geri getirilmesini mümkün kılacaktır. gök küresi. Şimdi iki dedektörle lokalizasyon alanı yüzlerce derece kareye ulaşırsa, üç dedektör bunu onlarca dereceye indirecektir. Ayrıca benzer bir KAGRA yerçekimsel dalga anteni şu anda Japonya'da inşa ediliyor ve bu anten iki ila üç yıl içinde faaliyete geçecek ve Hindistan'da 2022 civarında LIGO-Hindistan dedektörünün piyasaya sürülmesi planlanıyor. Sonuç olarak, birkaç yıl sonra çalışacak ve sinyalleri düzenli olarak kaydedecektir. tüm ağ yerçekimi dalgası dedektörleri (Şekil 13).
Son olarak, eLISA projesi başta olmak üzere, yerçekimsel dalga cihazlarını uzaya fırlatma planları var. İki ay önce, görevi teknolojileri test etmek olacak olan ilk test uydusu yörüngeye fırlatıldı. Yerçekimi dalgalarının gerçek tespiti hala çok uzakta. Ancak bu uydu grubu veri toplamaya başladığında, düşük frekanslı yerçekimi dalgaları aracılığıyla Evren'e başka bir pencere açacak. Yerçekimi dalgalarına yönelik bu tüm dalga yaklaşımı, alan için uzun vadeli önemli bir hedeftir.
paralellikler
Yerçekimi dalgalarının keşfi, fizikçilerin nihayet tüm engelleri aştığı ve dünyamızın yapısının daha önce bilinmeyen inceliklerine ulaştığı son yıllarda üçüncü kez oldu. 2012 yılında, neredeyse yarım yüzyıl önce tahmin edilen bir parçacık olan Higgs bozonu keşfedildi. 2013 yılında IceCube nötrino dedektörü astrofiziksel nötrinoların gerçekliğini kanıtladı ve nötrinolar aracılığıyla tamamen yeni, daha önce erişilemeyen bir şekilde "evrene bakmaya" başladı. yüksek enerjiler. Ve şimdi doğa bir kez daha insana yenik düştü: Evreni gözlemlemek için bir yerçekimsel dalga “penceresi” açıldı ve aynı zamanda güçlü yer çekiminin etkileri doğrudan incelenmeye uygun hale geldi.
Burada hiçbir yerde doğadan "bedava" olmadığı söylenmelidir. Arama çok uzun sürdü ama sonuç vermedi çünkü onlarca yıl önce ekipman enerji, ölçek, hassasiyet açısından sonuca ulaşamamıştı. Amaca yol açan, teknolojinin istikrarlı ve hedefli gelişimiydi; bu gelişme, ne teknik zorluklar ne de geçmiş yılların olumsuz sonuçları tarafından durdurulamadı.
Ve her üç durumda da, keşif olgusu bir son değildi, tam tersine, yeni bir araştırma yönünün başlangıcıydı, dünyamızı araştırmak için yeni bir araç haline geldi. Higgs bozonunun özellikleri ölçüm için uygun hale geldi ve fizikçiler bu verilerle Yeni Fiziğin etkilerini ayırt etmeye çalışıyor. Yüksek enerjili nötrinoların artan istatistikleri sayesinde nötrino astrofiziği ilk adımlarını atıyor. En azından artık kütleçekim dalgası astronomisinden de aynı şey bekleniyor ve iyimser olmak için her türlü neden var.
Kaynaklar:
1) LIGO Bilimsel İşbirliği. ve Başak Coll. İkili Kara Delik Birleşmesinden Yerçekimi Dalgalarının Gözlemlenmesi // Fizik. Rev. Lett. 11 Şubat 2016'da yayınlandı.
2) Tespit Belgeleri - ana keşif makalesine eşlik eden teknik makalelerin listesi.
3) E.Berti. Bakış Açısı: Birleşen Kara Deliklerin İlk Sesleri // Fizik. 2016.V.9.N.17.
Malzemeleri inceleyin:
1) David Blair ve diğerleri. Yerçekimi dalgası astronomisi: mevcut durum // arXiv:1602.02872.
2) Benjamin P. Abbott ve LIGO Bilimsel İşbirliği ve Başak İşbirliği. Gelişmiş LIGO ve Gelişmiş Başak ile Yerçekimi Dalgası Geçişlerini Gözlemleme ve Yerelleştirme Beklentileri // Yaşayan Rev. Görelilik. 2016.V.19.N.1.
3) O. D. Aguiar. Rezonans Kütle Çekimsel Dalga Dedektörlerinin Dünü, Bugünü ve Geleceği // Res. Astron. Astrofizik. 2011.V.11.N.1.
4) Yerçekimi dalgalarının araştırılması - derginin web sitesindeki materyallerden bir seçki Bilim Yerçekimi dalgaları arayışında.
5) Matthew Pitkin, Stuart Reid, Sheila Rowan, Jim Hough. Girişimölçümle Yerçekimi Dalgası Tespiti (Yer ve Uzay) // arXiv:1102.3355.
6) V. B. Braginsky. Yerçekimi dalgası astronomisi: yeni ölçüm yöntemleri // UFN. 2000. T. 170. s. 743–752.
7) Peter R. Saulson.
Albert Einstein'ın genel görelilik teorisi çerçevesinde yaptığı teorik tahminden yüz yıl sonra bilim adamları, kütleçekim dalgalarının varlığını doğrulayabildiler. Derin uzayı incelemek için temelde yeni bir yöntemin (yerçekimi dalgası astronomisi) dönemi başlıyor.
Farklı keşifler var. Rastgele olanlar var, astronomide yaygınlar. William Herschel'in Uranüs'ü keşfetmesi gibi, "bölgenin kapsamlı bir şekilde taranması" sonucunda ortaya çıkan tamamen tesadüfi olanlar yoktur. Şans eseri olanlar var - bir şeyi arayıp başka bir şey bulduklarında: örneğin Amerika'yı keşfettiler. Ancak özel yer Bilimde planlı buluşlar ön plandadır. Açık bir teorik tahmine dayanmaktadırlar. Tahmin edilen şey öncelikle teoriyi doğrulamak için aranır. Bu tür keşifler arasında Büyük Hadron Çarpıştırıcısında Higgs bozonunun keşfi ve lazer interferometre yerçekimsel dalga gözlemevi LIGO kullanılarak yerçekimsel dalgaların tespiti yer alıyor. Ancak teorinin öngördüğü bazı olguları kaydetmek için, tam olarak neye ve nereye bakacağınıza ve bunun için hangi araçlara ihtiyaç duyulduğuna dair oldukça iyi bir anlayışa sahip olmanız gerekir.
Yerçekimi dalgalarına geleneksel olarak genel görelilik teorisinin (GTR) bir tahmini denir ve bu gerçekten de böyledir (her ne kadar artık bu tür dalgalar GTR'ye alternatif veya onu tamamlayan tüm modellerde mevcut olsa da). Dalgaların ortaya çıkışı, yayılma hızının sonlu olmasından kaynaklanmaktadır. yerçekimi etkileşimi(genel görelilikte bu hız tam olarak ışık hızına eşittir). Bu tür dalgalar, bir kaynaktan yayılan uzay-zamandaki bozukluklardır. Yerçekimi dalgalarının meydana gelmesi için, kaynağın belirli bir şekilde titreşmesi veya hızlandırılmış bir hızda hareket etmesi gerekir. Diyelim ki mükemmel küresel veya silindirik simetriye sahip hareketler uygun değil. Bu tür kaynaklardan oldukça fazla var, ancak çoğu zaman küçük bir kütleye sahipler ve güçlü bir sinyal oluşturmak için yetersizler. Sonuçta yerçekimi, dört temel etkileşimin en zayıfıdır, bu nedenle yerçekimi sinyalini kaydetmek çok zordur. Ek olarak, kayıt için sinyalin zaman içinde hızlı bir şekilde değişmesi, yani yeterli miktarda olması gerekir. yüksek frekans. Aksi takdirde değişiklikler çok yavaş olacağından bunu kaydedemeyiz. Bu, nesnelerin aynı zamanda kompakt olması gerektiği anlamına gelir.
Başlangıçta bizimki gibi galaksilerde her birkaç on yılda bir meydana gelen süpernova patlamaları büyük heyecan yaratıyordu. Bu, eğer bir sinyali birkaç milyon ışıkyılı uzaklıktan görmemizi sağlayacak bir hassasiyet elde edebilirsek, yılda birden fazla sinyale güvenebileceğimiz anlamına gelir. Ancak daha sonra, bir süpernova patlaması sırasında yerçekimsel dalgalar biçimindeki enerji salınımının gücüne ilişkin ilk tahminlerin çok iyimser olduğu ve bu kadar zayıf bir sinyalin ancak Galaksimizde bir süpernova patlak verdiğinde tespit edilebileceği ortaya çıktı.
Hızlı hareket eden devasa kompakt nesneler için başka bir seçenek de nötron yıldızları veya kara deliklerdir. Ya oluşum sürecini ya da birbirleriyle etkileşim sürecini görebiliriz. Çöküşün son aşamaları yıldız çekirdekleri Nötron yıldızları ile kara deliklerin birleşmesinin son aşamalarının yanı sıra, kompakt nesnelerin oluşumuna yol açan, birkaç milisaniyelik bir süreye sahiptir (bu, yüzlerce hertzlik bir frekansa karşılık gelir) - tam da ihtiyaç duyulan şey . Bu durumda, büyük kompakt cisimler belirli hızlı hareketler yaptığından, yerçekimi dalgaları da dahil olmak üzere (ve bazen esas olarak) çok fazla enerji açığa çıkar. Bunlar bizim ideal kaynaklarımızdır.
Doğru, galakside süpernovalar birkaç on yılda bir patlıyor, nötron yıldızlarının birleşmesi her birkaç onbin yılda bir meydana geliyor ve kara delikler birbirleriyle daha da az birleşiyor. Ancak sinyal çok daha güçlüdür ve özellikleri oldukça doğru bir şekilde hesaplanabilir. Ancak artık onbinlerce galaksiyi kapsamak ve bir yılda birden fazla sinyali tespit etmek için sinyali birkaç yüz milyon ışıkyılı uzaklıktan görebilmemiz gerekiyor.
Kaynaklara karar verdikten sonra dedektörü tasarlamaya başlayacağız. Bunu yapmak için yerçekimi dalgasının ne yaptığını anlamanız gerekir. Detaya girmeden, bir yerçekimi dalgasının geçişinin bir gelgit kuvvetine neden olduğunu söyleyebiliriz (sıradan ay veya güneş gelgitleri ayrı bir olgudur ve yerçekimi dalgalarının bununla hiçbir ilgisi yoktur). Böylece, örneğin metal bir silindiri alabilir, onu sensörlerle donatabilir ve titreşimlerini inceleyebilirsiniz. Bu zor değil, bu yüzden bu tür kurulumlar yarım yüzyıl önce yapılmaya başlandı (bunlar Rusya'da da mevcut; şimdi SAI MSU'dan Valentin Rudenko ekibi tarafından geliştirilen geliştirilmiş bir dedektör Baksan yer altı laboratuvarına kuruluyor). Sorun, böyle bir cihazın sinyali herhangi bir yerçekimi dalgası olmadan görmesidir. Başa çıkılması zor olan birçok ses var. Dedektörü yeraltına kurmak mümkündür (ve yapılmıştır!), izole etmeye çalışın, soğutun. düşük sıcaklıklar ancak yine de gürültü seviyesini aşmak için çok güçlü bir yerçekimsel dalga sinyaline ihtiyaç duyulacaktır. Ancak güçlü sinyaller nadiren gelir.
Bu nedenle seçim, 1962'de Vladislav Pustovoit ve Mikhail Herzenstein tarafından ortaya atılan başka bir plan lehine yapıldı. JETP (Journal of Experimental and teorik fizik), yerçekimi dalgalarını tespit etmek için bir Michelson interferometresi kullanmayı önerdiler. Lazer ışını interferometrenin iki kolundaki aynalar arasından geçer ve ardından farklı kollardan gelen ışınlar eklenir. Işın girişiminin sonucunu analiz ederek kol uzunluklarındaki göreceli değişiklik ölçülebilir. Bunlar çok hassas ölçümlerdir, dolayısıyla gürültüyü yenerseniz olağanüstü hassasiyet elde edebilirsiniz.
1990'ların başında bu tasarımı kullanarak birkaç dedektör yapılmasına karar verildi. İlk faaliyete geçenler, teknolojiyi test etmek için Avrupa'da GEO600 ve Japonya'da TAMA300 (sayılar kolların metre cinsinden uzunluğuna karşılık gelir) gibi nispeten küçük tesislerdi. Ancak asıl oyuncular ABD'deki LIGO tesisleri ve Avrupa'daki VIRGO tesisleri olacaktı. Bu aletlerin boyutları halihazırda kilometre cinsinden ölçülüyor ve planlanan nihai hassasiyet, yılda yüzlerce olmasa da onlarca olayın görülmesini mümkün kılmalı.
Neden birden fazla cihaza ihtiyaç var? Yerel gürültüler (örn. sismik) mevcut olduğundan öncelikle çapraz doğrulama için. Sinyalin kuzeybatı Amerika Birleşik Devletleri ve İtalya'da eşzamanlı tespiti, dış kaynaklı olduğuna dair mükemmel bir kanıt olacaktır. Ancak ikinci bir neden daha var: Yerçekimi dalgası dedektörleri, kaynağa giden yönü belirlemede çok zayıf. Ancak birbirinden aralıklı birkaç dedektör varsa yönü oldukça doğru bir şekilde belirtmek mümkün olacaktır.
Lazer devleri
Orijinal haliyle LIGO dedektörleri 2002'de, VIRGO dedektörleri ise 2003'te üretildi. Plana göre bu sadece ilk aşamaydı. Tüm tesisler birkaç yıl boyunca faaliyet gösterdi ve 2010-2011'de planlanan yüksek hassasiyete ulaşmak amacıyla modifikasyonlar için durduruldu. LIGO dedektörleri ilk olarak Eylül 2015'te çalışmaya başladı, VIRGO'nun 2016'nın ikinci yarısında katılması bekleniyor ve bu aşamadan itibaren hassasiyet, yılda en az birkaç olayı kaydetmeyi umut etmemizi sağlıyor.
LIGO çalışmaya başladıktan sonra beklenen patlama oranı ayda yaklaşık bir olaydı. Astrofizikçiler ilk beklenen olayların kara delik birleşmeleri olacağını önceden tahmin ediyorlardı. Bunun nedeni, kara deliklerin genellikle nötron yıldızlarından on kat daha ağır olması, sinyalin daha güçlü olması ve çok uzak mesafelerden "görünür" olmasıdır; bu da galaksi başına daha düşük olay oranını fazlasıyla telafi eder. Neyse ki uzun süre beklemek zorunda kalmadık. 14 Eylül 2015'te her iki kurulum da GW150914 adında neredeyse aynı sinyali kaydetti.
Oldukça basit bir analizle kara delik kütleleri, sinyal gücü, kaynağa olan uzaklık gibi veriler elde edilebiliyor. Kara deliklerin kütlesi ve boyutu çok basit ve iyi bilinen bir yolla ilişkilidir ve sinyal frekansından enerji salınım bölgesinin boyutu hemen tahmin edilebilir. İÇİNDE bu durumda boyut, kütlesi 60 güneş kütlesinden fazla olan bir kara deliğin, kütlesi 25-30 ve 35-40 güneş kütlesi olan iki delikten oluştuğunu gösteriyordu. Bu verileri bilerek patlamanın toplam enerjisi elde edilebilir. Neredeyse üç güneş kütlesi yerçekimi radyasyonuna dönüştürüldü. Bu, 1023 güneş parlaklığının parlaklığına karşılık gelir - bu süre zarfında Evrenin görünür kısmındaki tüm yıldızların yaydığı miktarla yaklaşık olarak aynı miktar (saniyenin yüzde biri). Ve itibaren bilinen enerjiÖlçülen sinyalin büyüklüğü ve mesafesi elde edilir. Büyük kütle Birleşen cisimler, uzak bir galakside meydana gelen bir olayın kaydedilmesini mümkün kıldı: Sinyalin bize ulaşması yaklaşık 1,3 milyar yıl sürdü.
Daha ayrıntılı bir analiz, kara deliklerin kütle oranını açıklığa kavuşturmayı ve kendi eksenleri etrafında nasıl döndüklerini anlamanın yanı sıra diğer bazı parametreleri belirlemeyi mümkün kılar. Ek olarak, iki kurulumdan gelen sinyal, patlamanın yönünü yaklaşık olarak belirlemeyi mümkün kılar. Buradaki doğruluk maalesef henüz çok yüksek değil ancak güncellenen VIRGO'nun devreye alınmasıyla artacaktır. Ve birkaç yıl içinde Japon KAGRA dedektörü sinyal almaya başlayacak. Daha sonra LIGO dedektörlerinden biri (başlangıçta üç tane vardı, kurulumlardan biri ikili idi) Hindistan'da monte edilecek ve yılda onlarca olayın kaydedilmesi bekleniyor.
Yeni astronomi çağı
Açık şu anda LIGO'nun en önemli sonucu kütleçekim dalgalarının varlığının doğrulanmasıdır. Buna ek olarak, ilk patlama, gravitonun kütlesi üzerindeki kısıtlamaları iyileştirmeyi (genel görelilikte sıfır kütleye sahiptir) ve ayrıca yerçekiminin yayılma hızı ile yerçekiminin hızı arasındaki farkı daha güçlü bir şekilde sınırlamayı mümkün kıldı. ışık. Ancak bilim adamları, 2016'da LIGO ve VIRGO'yu kullanarak birçok yeni astrofiziksel veri elde edebileceklerini umuyorlar.
Birincisi, yerçekimsel dalga gözlemevlerinden elde edilen veriler kara delikleri incelemek için yeni bir yol sağlıyor. Daha önce yalnızca bu nesnelerin çevresindeki madde akışını gözlemlemek mümkün olsaydı, artık ortaya çıkan kara deliğin birleşme ve "sakinleşme" sürecini, ufkunun nasıl dalgalandığını ve son şeklini aldığını doğrudan "görebilirsiniz" ( rotasyonla belirlenir). Muhtemelen, Hawking'in kara deliklerin buharlaşmasının keşfine kadar (şimdilik bu süreç bir hipotez olarak kalıyor), birleşme çalışmaları onlar hakkında daha iyi doğrudan bilgi sağlayacaktır.
İkinci olarak, nötron yıldızı birleşmelerine ilişkin gözlemler pek çok yeni, son derece gerekli bilgiler bu nesneler hakkında. İlk defa, nötron yıldızlarını fizikçilerin parçacıkları incelediği gibi inceleyebileceğiz: onların çarpışmasını izleyerek içeride nasıl çalıştıklarını anlayabileceğiz. Nötron yıldızlarının iç yapısının gizemi hem astrofizikçileri hem de fizikçileri endişelendiriyor. Anlayışımız nükleer fizik ve maddenin ultra yüksek yoğunluktaki davranışı, bu sorun çözülmeden tamamlanmış sayılmaz. Yerçekimi dalgası gözlemlerinin burada önemli bir rol oynaması muhtemeldir.
Kısa kozmolojik gama ışını patlamalarından nötron yıldızı birleşmelerinin sorumlu olduğuna inanılıyor. Nadir durumlarda, hem gama aralığında hem de yerçekimsel dalga dedektörlerinde bir olayı aynı anda gözlemlemek mümkün olacaktır (nadirlik, öncelikle gama sinyalinin çok dar bir ışında yoğunlaşması ve her zaman bize yönlendirilir, ancak ikincisi, çok uzak olaylardan gelen yerçekimi dalgalarını kaydetmeyeceğiz). Görünen o ki, bunu görebilmek için birkaç yıllık gözlem gerekecek (gerçi her zamanki gibi şanslısınız ve bu bugün gerçekleşecek). O zaman, diğer şeylerin yanı sıra, yerçekimi hızını ışık hızıyla çok doğru bir şekilde karşılaştırabileceğiz.
Böylece, lazer interferometreler birlikte tek bir yerçekimsel dalga teleskopu olarak çalışacak ve hem astrofizikçilere hem de fizikçilere yeni bilgiler getirecek. Er ya da geç, ilk patlamaların keşfi ve bunların analizi için hak edilmiş bir Nobel Ödülü verilecek.
2197
"Çok uzun zaman önce değil güçlü ilgi Teorik fizikçi Michio Kaku, 2004 yılında yazdığı Einstein's Cosmos adlı kitabında, bilim camiasını harekete geçiren şeyin, yerçekimi dalgalarını doğrudan gözlemlemeye yönelik bir dizi uzun vadeli deney olduğunu yazdı. — LIGO (Yerçekimi Dalgalarını Gözlemlemek için Lazer İnterferometre) projesi, büyük ihtimalle derin uzaydaki iki kara deliğin çarpışmasından kaynaklanan yerçekimsel dalgaları “gören” ilk proje olabilir. LIGO, bir fizikçinin rüyasının gerçekleşmesidir; yerçekimi dalgalarını ölçecek yeterli güce sahip ilk tesistir."
Kaku'nun tahmini gerçekleşti: Perşembe günü, LIGO gözlemevinden bir grup uluslararası bilim insanı, yerçekimsel dalgaların keşfini duyurdu.
Yerçekimi dalgaları, ivmeyle hareket eden büyük nesnelerden (kara delikler gibi) "kaçan" uzay-zamandaki salınımlardır. Başka bir deyişle, kütleçekim dalgaları uzay-zamanın yayılan bir bozukluğudur, mutlak boşluğun ilerleyen bir deformasyonudur.
Kara delik uzay-zamanda bir bölgedir yerçekimi çekimi o kadar büyüktür ki, ışık hızında hareket eden nesneler bile (ışığın kendisi dahil) onu terk edemez. Bir kara deliği dünyanın geri kalanından ayıran sınıra olay ufku denir: Olay ufku içinde olup biten her şey, dışarıdan bir gözlemcinin gözünden gizlenir.
Erin Ryan Erin Ryan tarafından internette yayınlanan bir pasta fotoğrafı.
Bilim insanları yarım yüzyıl önce yerçekimsel dalgaları yakalamaya başladılar. Amerikalı fizikçi Joseph Weber, Einstein'ın genel görelilik teorisine (GR) ilgi duymaya başladı, ücretli izin aldı ve yerçekimi dalgalarını incelemeye başladı. Weber, yerçekimsel dalgaları tespit eden ilk cihazı icat etti ve kısa süre sonra "kütleçekim dalgalarının sesini" kaydettiğini duyurdu. Ancak bilim camiası onun mesajını yalanladı.
Ancak Joseph Weber sayesinde pek çok bilim insanı “dalga kovalayanlara” dönüştü. Bugün Weber baba olarak kabul ediliyor bilimsel yön Yerçekimi dalgası astronomisi.
"Bu, yerçekimi astronomisinde yeni bir çağın başlangıcıdır"
Bilim adamlarının yerçekimsel dalgaları kaydettiği LIGO gözlemevi, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki üç lazer tesisinden oluşuyor: ikisi Washington eyaletinde ve biri Louisiana'da bulunuyor. Michio Kaku, lazer dedektörlerinin çalışmasını şu şekilde açıklıyor: “Lazer ışını iki ayrı ışına bölünüyor ve bunlar daha sonra birbirine dik olarak gidiyor. Daha sonra aynadan yansıyarak tekrar bağlanırlar. Yerçekimi dalgası bir interferometreden (ölçüm cihazı) geçerse, iki lazer ışınının yol uzunlukları bozulacak ve bu onların girişim desenine yansıyacaktır. Sinyalin kaydedildiğinden emin olmak için lazer makinesi rastgele değildir, dedektörler yerleştirilmelidir. farklı noktalar Toprak.
Ancak gezegenimizin boyutundan çok daha büyük olan devasa bir yerçekimsel dalganın etkisi altında tüm dedektörler aynı anda çalışabilecek.”
Şimdi LIGO işbirliği, kütleleri 36 ve 29 güneş kütlesi olan ikili kara delik sisteminin 62 güneş kütlesi kütlesi olan bir nesnede birleşmesinden kaynaklanan yerçekimsel radyasyonu tespit etti. Moskova Devlet Üniversitesi Fizik Fakültesi profesörü Sergei Vyatchanin, Gazeta.Ru muhabirine şöyle konuştu: "Bu, yerçekimsel dalgaların hareketinin ilk doğrudan (doğrudan olması çok önemli!) ölçümüdür." bilim bölümü. — Yani iki kara deliğin birleşmesinden kaynaklanan astrofiziksel felaketten bir sinyal alındı. Ve bu sinyal tanımlanır - bu da çok önemlidir! Bunun iki kara delikten olduğu açıktır. Ve bu, yalnızca optik, X-ışını, elektromanyetik ve nötrino kaynakları aracılığıyla değil, aynı zamanda yerçekimi dalgaları aracılığıyla da Evren hakkında bilgi edinmemize olanak tanıyan yeni bir yerçekimsel astronomi çağının başlangıcıdır.
Kara deliklerin yüzde 90'ının varsayımsal nesneler olmaktan çıktığını söyleyebiliriz. Bazı şüpheler devam ediyor, ancak yine de yakalanan sinyal, genel görelilik teorisine uygun olarak iki kara deliğin birleşmesine ilişkin sayısız simülasyonun öngördüğü sinyale çok iyi uyuyor.
Bu, kara deliklerin var olduğuna dair güçlü bir argümandır. Bu sinyalin henüz başka bir açıklaması yok. Dolayısıyla kara deliklerin var olduğu kabul ediliyor.”
"Einstein çok mutlu olurdu"
Yerçekimi dalgaları, genel görelilik teorisinin bir parçası olarak (bu arada kara deliklerin varlığı konusunda şüpheci olan) Albert Einstein tarafından tahmin edilmişti. GR'de üç mekansal boyuta zaman da ekleniyor ve dünya dört boyutlu hale geliyor. Tüm fiziği altüst eden teoriye göre yerçekimi, uzay-zamanın kütle etkisi altında bükülmesinin bir sonucudur.
Einstein, ivmeyle hareket eden herhangi bir maddenin uzay-zamanda bir çekim dalgası, bir rahatsızlık yarattığını kanıtladı. Nesnenin ivmesi ve kütlesi arttıkça bu bozulma daha büyük olur.
Zayıflıktan dolayı yerçekimi kuvvetleri diğerleriyle karşılaştırıldığında temel etkileşimler bu dalgaların büyüklüğü çok küçük olmalı ve kaydedilmesi zor olmalıdır.
Beşeri bilimler akademisyenlerine genel göreliliği açıklarken, fizikçiler genellikle onlardan üzerine büyük topların indirildiği gerilmiş bir lastik tabaka hayal etmelerini isterler. Toplar kauçuğa doğru baskı yapar ve gerilmiş tabaka (uzay-zamanı temsil eder) deforme olur. Genel göreliliğe göre tüm Evren, her gezegenin, her yıldızın ve her galaksinin üzerinde ezikler bıraktığı kauçuktur. Dünyamız sanki Güneş'in etrafında dönüyor küçük top ağır bir topla uzay-zamanın “itilmesi” sonucu oluşan huninin konisi etrafında dönmeye başladı.
NOT/Reuters
Ağır top Güneş'tir
Einstein'ın teorisinin ana doğrulaması olan yerçekimi dalgalarının keşfinin Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülmesi muhtemeldir. LIGO işbirliğinin sözcüsü Gabriella Gonzalez, "Einstein çok mutlu olurdu" dedi.
Bilim adamlarına göre keşfin pratikte uygulanabilirliği hakkında konuşmak için henüz çok erken. “Fakat Heinrich Hertz (elektromanyetik dalgaların varlığını kanıtlayan Alman fizikçi - Gazeta.Ru) böyle bir şeyin olabileceğini düşünebilir mi? cep telefonu? HAYIR! Moskova Devlet Üniversitesi Fizik Fakültesi profesörü Valery Mitrofanov, "Şu anda hiçbir şeyi hayal edemiyoruz" dedi. M.V. Lomonosov. — “Interstellar” filmine odaklanıyorum. Eleştirilir evet ama sihirli bir halı bile hayal edilebilir vahşi adam. Ve sihirli halı bir uçağa dönüştü, hepsi bu. Ve burada çok karmaşık bir şeyi hayal etmemiz gerekiyor. Interstellar'da noktalardan biri, kişinin bir dünyadan diğerine seyahat edebilmesiyle ilgilidir. Eğer bu şekilde hayal ediyorsanız, bir insanın bir dünyadan diğerine seyahat edebileceğine, birçok evrenin olabileceğine, herhangi bir şeye inanıyor musunuz? Hayır diye cevap veremem. Çünkü bir fizikçi böyle bir soruya “hayır” cevabını veremez! Sadece bazı koruma yasalarıyla çelişiyorsa! Bilinen fizik yasalarıyla çelişmeyen seçenekler var. Yani dünyalar arası seyahat mümkün!”
11 Şubat 2016'da, aralarında Rusya'nın da bulunduğu uluslararası bir bilim insanı grubu, Washington'da düzenlediği basın toplantısında, er ya da geç medeniyetin gelişimini değiştirecek bir keşfi duyurdu. Yerçekimi dalgalarını veya uzay-zaman dalgalarını pratikte kanıtlamak mümkündü. Onların varlığı 100 yıl önce Albert Einstein tarafından tahmin edilmişti.
Bu keşfin ödüllendirileceğinden kimsenin şüphesi yok Nobel Ödülü. Bilim adamlarının bunun hakkında konuşmak için aceleleri yok pratik uygulama. Ancak bize, yakın zamana kadar insanlığın da bu durumla ne yapacağını bilmediğini hatırlatıyorlar. elektromanyetik dalgalar sonuçta gerçek bir bilimsel ve teknolojik devrime yol açtı.
Basit anlamda yerçekimi dalgaları nelerdir?
Yerçekimi ve evrensel çekim bir ve aynı şeydir. Yerçekimi dalgaları GPV'ye çözümlerden biridir. Işık hızında yayılmaları gerekiyor. Değişken ivmeyle hareket eden herhangi bir cisim tarafından yayılır.
Örneğin, yıldıza doğru yönlendirilmiş değişken ivmeyle yörüngesinde dönmektedir. Ve bu ivme sürekli değişiyor. güneş sistemi Yerçekimi dalgaları halinde birkaç kilowatt düzeyinde enerji yayar. Bu, 3 eski renkli televizyonla karşılaştırılabilecek kadar önemsiz bir miktardır.
Başka bir şey de birbirinin etrafında dönen iki pulsardır (nötron yıldızı). Çok yakın yörüngelerde dönerler. Böyle bir "çift" astrofizikçiler tarafından keşfedildi ve uzun süre gözlemlendi. Nesnelerin birbirinin üzerine düşmeye hazır olması dolaylı olarak pulsarların kendi alanlarında uzay-zaman dalgaları yani enerji yaydığını gösteriyordu.
Yerçekimi yer çekimi kuvvetidir. Biz dünyaya çekiliyoruz. Ve yerçekimi dalgasının özü, bize ulaştığında son derece zayıf olan bu alanda meydana gelen bir değişikliktir. Örneğin bir rezervuardaki su seviyesini alın. Yerçekimi alanı kuvveti - ivme serbest düşüş V belirli nokta. Göletimizin üzerinden bir dalga geçiyor ve aniden serbest düşüşün ivmesi biraz değişiyor.
Bu tür deneyler geçen yüzyılın 60'larında başladı. O sırada şunu buldular: İç termal dalgalanmaları önlemek için soğutulmuş devasa bir alüminyum silindiri astılar. Ve örneğin iki büyük kara deliğin çarpışmasından kaynaklanan bir dalganın aniden bize ulaşmasını beklediler. Araştırmacılar coşkuyla doluydu ve hepsinin küre gelen bir yerçekimi dalgasının etkilerini deneyimleyebiliriz. uzay. Gezegen titreşmeye başlayacak ve bu sismik dalgalar (sıkıştırma, kayma ve yüzey dalgaları) incelenebilecek.
Basit anlamda cihaz hakkında ve Amerikalılar ile LIGO'nun Sovyet bilim adamlarının fikrini nasıl çaldığı ve keşfi mümkün kılan introferometreler inşa ettiği hakkında önemli bir makale. Kimse konuşmuyor, herkes susuyor!
Bu arada, yerçekimi radyasyonu pozisyondan daha ilginç kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu Elektromanyetik radyasyonun spektrumunu değiştirerek bulmaya çalışıyorlar. Kalıntı ve elektromanyetik radyasyon 700 bin yıl sonra ortaya çıktı büyük patlama, daha sonra genişleme sürecinde, daha sonra galaksilere dönüşen, hareket eden şok dalgaları ile sıcak gazla dolu olan evren. Bu durumda, doğal olarak, o zamanlar hala optik olan kozmik mikrodalga arka plan ışınımının dalga boyunu etkileyen devasa, akıllara durgunluk veren sayıda uzay-zaman dalgasının yayılması gerekirdi. Rus astrofizikçi Sazhin bu konuyla ilgili makaleler yazıyor ve düzenli olarak yayınlıyor.
Yerçekimi dalgalarının keşfinin yanlış yorumlanması
“Bir ayna asılı duruyor, yerçekimi dalgası ona etki ediyor ve salınmaya başlıyor. Ve bir atom çekirdeğinin boyutundan daha küçük bir genliğe sahip en önemsiz dalgalanmalar bile aletler tarafından fark edilir” - örneğin Wikipedia makalesinde böyle yanlış bir yorum kullanılıyor. Tembel olmayın, Sovyet bilim adamlarının 1962'den kalma bir makalesini bulun.
Öncelikle "dalgalanmaları" hissedebilmek için aynanın devasa olması gerekir. İkincisi, neredeyse soğutulması gerekiyor mutlak sıfır(Kelvin cinsinden) kendi termal dalgalanmalarını önlemek için. Büyük olasılıkla, yalnızca 21. yüzyılda değil, genel olarak yerçekimi dalgalarının taşıyıcısı olan temel bir parçacığı tespit etmek asla mümkün olmayacaktır:
