ما هو موجة الجاذبية؟

يعتبر التاريخ الرسمي لافتتاح (كشف) من موجات الجاذبية ليكون 11 فبراير 2016. ثم عقدت في واشنطن في مؤتمر صحفي، قادة التعاون LIGO، وأعلن أن فريقا من الباحثين نجح لأول مرة في تاريخ البشرية لإصلاح هذه الظاهرة.

نبوءات اينشتاين العظيم

حقيقة أن موجات الجاذبية موجودة، حتى في بداية القرن الماضي (1916) اقترح ألبرت أينشتاين وضعت في إطار النسبية العامة (GR). يمكن للمرء أن أعجوبة فقط في قدرات بارعة للعالم الفيزياء الشهير، الذي كان قادرا على جعل هذه الاستنتاجات بعيدة المدى مع حد أدنى من البيانات الفعلية. من بين العديد من الظواهر الفيزيائية الأخرى توقعت أن تأكيد وجدت في القرن المقبل (يتباطأ مرور الزمن، والتغيرات في الإشعاع الكهرومغناطيسي في اتجاه حقول الجاذبية، الخ) كشف تقريبا وجود هذا النوع من التفاعل موجة من الهيئات وحتى وقت قريب لم يكن من الممكن.

الجاذبية - وهم؟

عموما، في ضوء نظرية النسبية الجاذبية بالكاد قوة. هذا هو نتيجة للاضطراب أو انحناء التواصل الزمكان. وخير مثال لتوضيح هذه الفرضية قد تكون امتدت قطعة من القماش. تحت وطأة وضعها على سطح كائن الجزء الأكبر يتم تشكيل العطلة. وغيرها من الأشياء في الحركة بالقرب من هذا الوضع الشاذ تغيير مسار حركتهم، كما انها كانت "جذب". وكلما زاد وزن الجسم (أطول قطر وانحناء العمق)، وزيادة "قوة الجذب". عندما يتحرك على النسيج، ويمكنك مشاهدة ظهور "تموجات" متباينة.

شيء مشابه يحدث في الفضاء العالمية. أي المواد الصلبة تتحرك بسرعة هي مصدر التقلبات في كثافة المكان والزمان. موجة الجاذبية مع سعة كبيرة، شكلت الهيئات مع الجماهير الكبيرة للغاية أو عند القيادة مع تسارع كبيرة.

المواصفات المادية

التقلبات في قياس الزمكان تعبر عن نفسها عن التغيرات في مجال الجاذبية. وتسمى هذه الظاهرة أيضا تموجات الزمكان. موجة الجاذبية تؤثر على الجسم والأجسام التي تواجهها، الضغط وتمتد لهم. كمية سلالة صغيرة جدا - من أجل من 10 ^-21 من الحجم الأصلي. صعوبة كاملة من الكشف عن هذه الظاهرة هو أن الباحثين زيارتها لمعرفة كيفية قياس وتسجيل هذه التغييرات باستخدام المعدات المناسبة. قوة إشعاع الجاذبية هي أيضا منخفضة للغاية - لنظام الشمسي بأكمله، فمن بضعة كيلووات.

سرعة انتشار موجات الجاذبية يعتمد قليلا على خصائص المتوسطة إجراء. سعة التذبذب مع المسافة من المصدر تنخفض تدريجيا ولكن لم تصل إلى الصفر. تردد يكمن في مجموعة من عدة عشرات إلى مئات من هيرتز. سرعة موجات الجاذبية في وسط ما بين النجوم تقترب من سرعة الضوء.

أدلة ظرفية

لأول مرة تأكيدا النظري من وجود موجات الجاذبية تمكن من الحصول عالم الفلك الأميركي جوزيف تايلور وراسل هالس مساعدا له في عام 1974. دراسة الكون عبر تلسكوب أريسيبو المراصد (بورتو ريكو)، اكتشف الباحثون النجم النابض PSR B1913 + 16 وهو ما يمثل نظام ثنائي النجوم النيوترونية التي تدور حول مركز مشترك للكتلة في السرعة الزاوية الثابتة (حالة نادرة). كل فترة العلاج السنة هي 3.75 ساعات في البداية، خفضت إلى 70 مللي ثانية. هذه القيمة هي متسقة مع نتائج المعادلات GTR أن توقع الزيادة في سرعة دوران هذه الأنظمة بسبب استهلاك الطاقة لتوليد موجات الجاذبية. تم العثور على أكثر وقت لاحق من النجوم النابضة مزدوجة والأقزام البيضاء مع سلوك مماثل. منحت علم الفلك الراديوي D. تايلور وR. هالس على جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشاف إمكانيات جديدة لدراسة حقول الجاذبية في عام 1993.

سرقة موجة الجاذبية

البيان الأول للكشف عن موجات الجاذبية وردت من جامعة ميريلاند عالم Dzhozefa Vebera (الولايات المتحدة الأمريكية) في عام 1969. لهذا الغرض كان يستخدم اثنين من الهوائيات جاذبية التصميم الخاصة بها، مفصولة مسافة كيلومترين. وكان كشف الرنانة ومعزولة الاهتزاز جيدة قطعة أسطوانات القدم من الألومنيوم، ومجهزة محولات كهرضغطية الحساسة. أثبتت اتساع التقلبات ويبر يزعم الثابتة إلى أن تكون أعلى أكثر من مليون مرة مما كان متوقعا. لم تثمر محاولات من قبل باحثين آخرين باستخدام معدات مماثلة لتكرار "نجاح" من النتائج الإيجابية الفيزيائي الأمريكي. بعد بضع سنوات من العمل ويبر في هذا المجال قد تم الاعتراف بها المعسر، ولكن أعطى دفعة قوية لتطوير "ازدهار الجاذبية" للدعوة في هذا المجال من دراسة العديد من الخبراء. بالمناسبة، Dzhozef Veber حتى وفاته واثقا من أن تأخذ موجات الجاذبية.

تحسين معدات الاستقبال

في عالم 70S بيل Feyrbank (الولايات المتحدة الأمريكية) وضعت تصميم الهوائي موجة الجاذبية، مبرد الهيليوم السائل، مع استخدام الحبار - مغناطيسي حساس جدا. القائمة وقت لا يسمح التكنولوجيا لرؤية مخترع المنتج الخاص بك، أدركت في "معادن".

وفقا لهذا المبدأ يتم الأعنة كاشف الجاذبية في المختبر الوطني lenyarskoy (بادوفا، إيطاليا). هيكل أساس اسطوانة الألمنيوم والمغنيزيوم ويبلغ طوله 3 أمتار وقطره 0.6 م، وعلقت الوزن حدة الاستقبال من 2.3 طن في عزلة، يتم تبريده الى شبه المطلقة غرفة الصفر فراغ. لتثبيت ويهز الكشف عن مرنان كيلوغرام مساعد ونظام القياس بناء على أجهزة الكمبيوتر. حساسية صرح المعدات 10 ^-20.

التداخل

أساس عمل أجهزة الكشف عن موجة الجاذبية التداخل أدرجت نفس المبادئ التي تستخدم في تداخل نيكلسون. المنبعثة من مصدر شعاع الليزر ينقسم إلى مسارين. بعد أن يتم جلب انعكاسات متعددة والسفر على التدفقات أجهزة الكتفين معا مرة أخرى، وأثرت على صورة تدخل القاضي النهائية إذا كان مسار الأشعة أي اضطراب (على سبيل المثال، موجة الجاذبية). يتم إنشاء هذه المعدات في العديد من البلدان:

• GEO 600 (هانوفر، ألمانيا). ويبلغ طول النفق 600 متر فراغ.
• TAMA (اليابان) مع الكتفين في 300 م.
• VIRGO (بيزا، إيطاليا) - مشروع فرنسي إيطالي مشترك، أطلقت في عام 2007 مع ثلاثة كيلومترات أنفاق طويلة.
• LIGO (الولايات المتحدة وساحل المحيط الهادئ)، الشركة الرائدة في مطاردة لموجات الجاذبية في عام 2002.

آخر يستحق النظر في مزيد من التفاصيل.

LIGO المتقدم

وقد بدأ هذا المشروع من قبل العلماء في معهد ماساتشوستس وكاليفورنيا للتكنولوجيا. تضم اثنين من المراصد مفصولة 3000 كم، لويزيانا واشنطن (مدينة ليفينغستون وهانفورد) مع ثلاثة التداخل متطابقة. ويبلغ طول النفق فراغ عمودي هو 4000 متر. هذا هو الأكبر حتى الآن هياكل مماثلة موجودة. حتى عام 2011، العديد من المحاولات للكشف عن وموجات الجاذبية لم تسفر عن أي نتائج. ورفع مستوى كبير (متقدم LIGO) زيادة حساسية المعدات في هرتز نطاق 300-500 أكثر من خمس مرات، وفي المنطقة التردد المنخفض (تصل إلى 60 هرتز) ما يقرب من أمر من حجم، ووصلت قيمة هذه مطمعا 10 ^-21. بدأ المشروع التي تم تحديثها في سبتمبر 2015، وجهود أكثر من ألف موظف من التعاون كوفئ مع النتائج.

تم العثور على موجات الجاذبية

14 سبتمبر 2015 متقدمة للكشف عن LIGO في 7 مللي سجلت فترة ينزل إلى موجات الجاذبية كوكبنا من أكبر الأحداث التي وقعت على هامش الكون المرصود - اندماج اثنين من الثقوب السوداء الكبيرة مع الجماهير بين 29 و 36 مرة أكبر من كتلة الشمس. وخلال المحاكمة التي جرت أكثر من 1.3 غ مضت، في بضع ثوان للإشعاع موجة الجاذبية أنه أمضى نحو ثلاثة الجماهير الشمسية من هذه المسألة. الموجات الأولية تردد ثابت الجاذبية عند 35 هرتز، والحد الأقصى لقيمة الذروة من المستوى الذي بلغه في 250 هرتز.

النتائج التي تم التوصل تعرضوا مرارا لفحص وعلاج شامل، وقطع بعناية من تفسيرات بديلة للبيانات. وأخيرا، في 11 فبراير من العام الماضي على الكشف المباشر لهذه الظاهرة التي تنبأ بها أينشتاين، أعلن للمجتمع الدولي.

الحقيقة التي توضح عمل جبار من الباحثين: اتساع الذراع تذبذب حجم هو 10 ^-19 م - هذه القيمة عدة مرات أصغر من قطر الذرة، وكم كان لديه أقل البرتقال.

الآفاق المستقبلية

هذا الاكتشاف يؤكد مرة أخرى أن نظرية النسبية العامة - ليست مجرد مجموعة من الصيغ المجردة، ونظرة جديدة تماما في جوهر موجات الجاذبية والجاذبية ككل.

في إجراء مزيد من الدراسات والعلماء آمالا كبيرة على المشروع ELSA: إنشاء تداخل تدور حول العملاق مع الكتفين حوالي 5 مليون كيلومتر، قادرة على اكتشاف حتى الاضطرابات الطفيفة من حقول الجاذبية. تنشيط العمل في هذا الاتجاه هو قادرة على معرفة الكثير عن المراحل الأساسية لتطور الكون، والعمليات، وملاحظة أنه في العصابات التقليدية من الصعب أو المستحيل. ليس هناك شك في أن الثقوب السوداء، وموجات الجاذبية، والتي سوف تكون ثابتة في المستقبل، الكثير من الحديث عن الطبيعة.

لدراسة إشعاع الجاذبية من بقايا، وقادرة على الحديث عن اللحظات الأولى لعالمنا بعد الانفجار الكبير، سيتطلب أدوات مساحة أكثر حساسية. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. يوجد هذا المشروع (بيغ بانغ المراقب)، ولكن تنفيذه، تأكيدات الخبراء، فمن الممكن لا تقل عن 30-40 عاما.