Yerçekimi dalgaları kullanın. Basit kelimelerle yerçekimi dalgaların özü

Valentin Nikolaevich Rudenko, Kashin'in Şehrine (İtalya) ziyaretinin tarihine bölündü, burada bir hafta boyunca "yerçekimi anteni" - Michelson'ın optik interferometresi tarafından yaptırdığı bir hafta geçirdi. Hedefe giderken, taksi şoförü kurulumun inşa edildiği kurulumla ilgileniyor. Sürücü, "Burada insanlar bunun Tanrı ile bir konuşma için olduğunu düşünüyor" dedi.

- Yerçekimi dalgaları nedir?

- Yerçekimi dalga "astrofizik bilginin taşıyıcıları" dir. "Uzak vizyon" nın teleskoplara ait olan özel bir rolü olan görünür astrofizik bilgi kanalları vardır. Astronomlar ayrıca düşük frekanslı kanallar - mikrodalga ve kızılötesi ve yüksek frekanslı - röntgen ve gama. Elektromanyetik radyasyona ek olarak, partikül akışlarını alandan kaydedebiliriz. Bu amaçla, nötrino teleskoplar kullanılır - büyük boy kozmik nötrino-partikül dedektörleri, madde ile zayıf bir şekilde etkileşime giren ve bu nedenle kayıt olması zordur. Neredeyse tüm teorik olarak tahmin edilen ve laboratuvar ve çalışılan "astrofizik bilginin taşıyıcıları" türleri uygulamada güvenilir bir şekilde ustalaşır. İstisna yerçekimi idi - mikrometredeki en zayıf etkileşim ve Macromir'deki en güçlü kuvvet.

Yerçekimi geometridir. Yerçekimi dalgaları, bu alandan geçerken boşluğun geometrik özelliklerini değiştiren dalgalar, yani geometrik dalgalardır. Kabaca konuşursak, bunlar deforme alan dalgalardır. Deformasyon, iki nokta arasındaki mesafedeki göreceli bir değişikliktir. Yerçekimli radyasyon, diğer tüm radyasyon türlerinden tam olarak geometrik olmaları gerçeğinden farklıdır.

- Yerçekimi dalgaları Einstein'ı tahmin etti?

- Yerçekimi dalgalarının Einstein'u, genel görelilik teorisinin sonuçlarından biri olarak, ancak aslında varoluşları zaten görelilik teorisinde belirginleştiği düşünülüyor.

Görelilik teorisi, yerçekimi cazibe nedeniyle, yerçekimi çöküşünün mümkün olduğu, yani nesneyi darbeye, kabaca konuşmanın bir sonucu olarak sıkılaştırılmasını varsayar. Sonra yerçekimi o kadar güçlüdür ki ışığın ondan çıkamayacağı, böylece böyle bir nesne figüratif olarak kara delik olarak adlandırılır.

- Yerçekimi etkileşiminin özelliği nedir?

Yerçekimi etkileşiminin bir özelliği, eşdeğerlik ilkesidir. Buna göre, deneme gövdesinin yerçekimi alanındaki dinamik reaksiyonu bu vücudun kütlesine bağlı değildir. Basitçe söylemek gerekirse, tüm bedenler aynı hızlanma ile düşer.

Yerçekimi etkileşimi, bugün en zayıf olanıdır.

- Yerçekimi dalgasını yakalamaya olan ilk kimdi?

- Yerçekimi dalga deneyi, Joseph Weber'i Maryland Üniversitesi'nden (ABD) ilk geçiren ilk oldu. Washington'daki Smithson Müzesi'nde depolanan yerçekimi dedektörü yarattı. 1968-1972'de Joe Weber, bir çift mekansal aralıklı dedektör üzerinde bir dizi gözlem yaptı, "tesadüfler" davalarını tahsis etmeye çalışıyor. Tesadüf alımı nükleer fizikten ödünç alınmaktadır. Weber tarafından alınan yerçekimi sinyallerinin düşük istatistiksel olarak önemi, deney sonuçlarına yönelik eleştirel bir tutuma neden oldu: Yerçekimi dalgaları düzeltmenin mümkün olduğu konusunda hiçbir güven yoktu. Gelecekte, bilim adamları weber tipi dedektörlerin duyarlılığını arttırmaya çalıştılar. Hassasiyetini astrofizik tahminlere yeterli olan dedektörün gelişimi 45 yıl sürdü.

Deneyin tamir edilmesinden önce başlamadan önce, diğer birçok deney yapıldı, bu dönemde darbeler kaydedildi, ancak çok az yoğunluğu vardı.

- Neden sinyal fiksasyonunu hemen bildirmediniz?

- Yerçekimi dalgaları Eylül 2015'te geri kaydedildi. Ancak tesadüf sabit olsa bile, yanlışlıkla olmadığını kanıtlamak için beyan etmeden önce gereklidir. Herhangi bir antenden uzaklaştırılan bir sinyalde, her zaman gürültü emisyonları (kısa vadeli patlamalar) vardır ve bunlardan biri yanlışlıkla başka bir anten üzerinde bir gürültü sıçrama ile aynı anda gerçekleşebilir. İş tesadüfinin istatistiksel değerlendirmeler kullanılarak yanlışlıkla mümkün olmadığını kanıtlayın.

- Neden yerçekimi dalgaları alanındaki keşifler bu kadar önemlidir?

- Relic bir yerçekimi geçmişi kaydetme ve yoğunluk, sıcaklık vb. Gibi özelliklerini ölçme yeteneği, evrenin başlangıcına yaklaşmanıza olanak sağlar.

Yerçekimi radyasyonunun tespit edilmesi zor olduğu için çekicidir, çünkü bir madde ile çok kötü etkileşime girer. Ancak, aynı mülkiyet sayesinde, bizden en uzak nesnelerden en uzak nesnelerden emilim olmadan, madde açısından, özellikler açısından.

Yerçekimi radyasyonunun bozulmadan geçeceği söylenebilir. En iddialı amaç, ana maddeden, evrenin oluşturulması sırasında oluşturulan büyük bir patlama teorisindeki birincil maddeden ayrılan yerçekimi radyasyonunu keşfetmektir.

- Yerçekimi dalgalarının açılması kuantum teorisi ortadan kaldırıyor mu?

Yerçekimi teorisi, yerçekimi çöküşünün varlığını, yani büyük nesneleri noktaya sıkılaştırmayı içerir. Aynı zamanda, Kopenhag okulunun geliştirdiği kuantum teorisi, belirsizlik ilkesi nedeniyle, eşzamanlı olarak parametreleri koordinat, vücudun hız ve dürtüsü olarak tam olarak göstermenin imkansız olduğunu varsayar. Belirsizlik prensibi vardır, tam olarak yörüngeyi belirlemek imkansızdır, çünkü yörünge hem koordinat hem de hız, vb. Bu hatanın içindeki yalnızca koşullu bir güven koridorunu tanımlayabilir. . Kuantum teorisi, nokta nesnelerinin olasılığını kategorik olarak reddeder, ancak bunları istatistiksel olarak olasılıksal bir şekilde açıklar: Özellikle koordinatları göstermez, ancak belirli koordinatların olduğu olasılığını gösterir.

Kuantum teorisini birleştirme sorusu ve yerçekimi teorisi, tek bir alan teorisi oluşturma konusunda temel konulardan biridir.

Onda şimdi çalışmaya devam ediyor ve "kuantum yerçekimi" kelimeleri, dünyanın tüm teorisyenlerinin şimdi çalıştığı, tamamen gelişmiş bir bilim alanı, bilgi ve cehaletin sınırı.

- Gelecekte açılış ne açabilir?

Yerçekimi dalgaları kaçınılmaz olarak bilgimizin bileşenlerinden biri olarak modern bilimin temeline gidilmelidir. Evrenin evriminde önemli bir rol atarlar ve bu dalgaların yardımı ile evren çalışılmalıdır. Keşif, genel bilim ve kültürün genel gelişimine katkıda bulunur.

Bugünün biliminin ötesine geçmeye karar verirseniz, telekomünikasyonun yerçekimi iletişimi, yerçekimi radyasyonu, yerçekimi ve dalga araçları introskopi ile reaktif cihazları hayal etmenize izin verilir.

- Yerçekimi dalgalarının psişik ve telepatiye oranını yapın mı?

Yok. Açıklanan etkiler, kuantum dünyasının, optik etkilerinin etkileridir.

Anna Utkin konuştu

Yerçekimi Dalgaları - Sanatçının Görüntüsü

Yerçekimi dalgaları - uzay-zaman metrikinin bozulmaları, kaynaktan gelen ve dalgalar gibi yayılıyor ("uzay-zaman dalgalanması" olarak adlandırılır).

Genel görecelilik teorisinde ve diğer birçok modern yerçekimi teorilerinde yerçekimi dalgalar, büyük gövdelerin değişken ivmeyle hareketi ile üretilir. Yerçekimi dalgaları, ışık hızında uzayda serbestçe dağıtılır. Yerçekimi kuvvetlerinin (diğerleriyle karşılaştırıldığında) nispi zayıflığı nedeniyle, bu dalgalar çok az miktarda, zorluk tescilidir.

Polarize yerçekimi dalga

Yerçekimi dalgaları, diğerleri, diğerlerinin genel göreliliği (Oto) teorisi ile tahmin edilir. İlk defa, Eylül 2015'te doğrudan iki ikiz dedektör tarafından keşfedildiler, yerçekimi dalgaların kayıtlı olup, muhtemelen ikisinin birleşmesi ve bir daha büyük dönen kara deliğin oluşumundan kaynaklanıyor. Varoluşlarının dolaylı sertifikaları, 1970'lerden bu yana - gözlemleriyle yakın sistemlerin yakınlaştırılmasının gözlemlerinin gözlemlerinden, yerçekimi dalgaların radyasyonuna bağlı olarak. Yerçekimi dalgaların doğrudan kaydı ve astrofizik süreçlerin parametrelerini belirlemek için kullanımı, modern fizik ve astronominin önemli bir görevidir.

Ayırma dalgaları çerçevesinde yerçekimi dalgalar, dalga tipinin Einstein'in çözeltileri ile, ışık hızında (doğrusal yaklaşımda), uzay-zamanlı metrikin bozulması. Bu pertürbasyonun tezahürü, özellikle, deneme kütleleri ile serbestçe düşen (yani herhangi bir kuvvetin etkisi yoktur) arasındaki mesafedeki periyodik değişim olmalıdır. Genlik h. Yerçekimi dalgası boyutsuz bir değerdir - mesafedeki göreceli değişimdir. Çok küçük ölçülürse (örneğin, kompakt çift sistemler) ve fenomen (örneğin, kompakt çift sistemler) ve fenomenler (örneğin, kompakt çift sistemler, siyah delikli patlamalar, birleşme, kıskaçlar vb.) h. \u003d 10 -18 -10 -23). Genel görecelilik teorisine göre zayıf (doğrusal) yerçekimi dalga enerji ve nabız tolere eder, ışık hızında hareket eder, bir enine, dörtlüsüdür ve birbirine 45 ° açıyla yerleştirilmiş iki bağımsız bileşen (iki tane vardır). polarizasyon yönleri).

Farklı şekillerde farklı teoriler, yerçekimi dalgaların yayılmasının oranını tahmin ediyor. Genel görelilik teorisinde, ışık hızına eşittir (doğrusal yaklaşımda). Diğer yerçekimi teorilerinde, sonsuzluk da dahil olmak üzere herhangi bir değer alabilir. Yerçekimi dalgalarının ilk kaydına göre, dispersiyonu kütlesiz bir gravitonla uyumluydu ve oranın ışık hızına eşit olduğu tahmin ediliyor.

Yerçekimi dalgalarının oluşturulması

İki nötron yıldız sistemi, uzay-zaman dalgalanmalarını üretir

Yerçekimi dalga, asimetrik hızlanma ile hareket eden herhangi bir maddeyi yayar. Önemli bir genlik dalgasında, son derece büyük bir yayıcı kütlesi veya / ve / ve büyük hızlar, yerçekimi dalgasının genliği ile doğrudan orantılıdır. İvmelenin ilk türevi Ve jeneratörün kütlesi, yani, ~. Bununla birlikte, bazı nesneler hızlanırsa, başka bir nesnenin yanında bir miktar güç olduğu anlamına gelir. Buna karşılık, bu diğer nesne karşı bir etki yaşıyor (3. Newton Hukuku uyarınca), ortaya çıktı m. 1 a. 1 = − m. 2 a. 2 . İki nesnenin sadece bir çiftin yerçekimi dalgaları yaydığı ve parazitin bir sonucu olarak neredeyse tamamen söndürüldüğü ortaya çıktı. Bu nedenle, genel görelilik teorisindeki yerçekimi radyasyonu her zaman çoklu kutuplu radyasyonun karakterini taşır. Ek olarak, radyasyon yoğunluğunun ifadesindeki göreceli olmayan yayıcılar için, yemin ettüsünün yerçekimi yarıçapı, küçük bir parametre vardır. r. - Karakteristik boyutu, T. - karakteristik hareket süresi, c. - Vakumdaki ışık hızı.

En güçlü yerçekimi dalgaları kaynakları:

• bakan (dev kitleler, çok küçük bir hızlanma),
• kompakt nesnelerin çift sisteminin yerçekimi çökmesi (oldukça büyük bir kütleli devasa ivmeler). Özel ve en ilginç dava olarak - nötron yıldızların birleşmesi. Böyle bir sistem yerçekimi ve dalga parlaklığı, mümkün olan maksimum planac parlaklığına yakındır.

İki gövdeli bir sistem tarafından yayılan yerçekimi dalgalar

Ortak kütle merkezinin etrafındaki dairesel yörüngeler etrafında hareket eden iki beden

Kitleli iki yerçekimi bağlı gövdeli m. 1 I. m. 2, hareketsiz olmayan hareketli ( v. << c. ) ortak merkez kitlelerinin etrafındaki dairesel yörüngelerde bir mesafede r. Birbirinden, bir sonraki enerjinin yerçekimi dalgaları, süre boyunca ortalama olarak ortaya çıkıyor:

Sonuç olarak, sistem, vücutların yakınlaşmasına yol açan, yani aralarındaki mesafedeki bir düşüşe yol açan enerjiyi kaybeder. Rapprocement TEL Hızı:

Güneş sistemi için, örneğin, en büyük yerçekimi radyasyonu alt sistemi üretir. Bu radyasyonun gücü yaklaşık 5 kilovattır. Böylece, güneş sisteminin yılda yerçekimi radyasyonu üzerindeki kaybolan enerji, telin karakteristik kinetik enerjisine kıyasla tamamen önemsizdir.

Çift sistem yerçekimi çöküşü

Herhangi bir çift yıldız, bileşenini toplu toplu ortak merkezinin etrafında döndürürken (beklendiği gibi - yerçekimi dalgaların emisyonu nedeniyle) ve sonunda birleştirilir. Ancak sıradan, uyumsuz, çift yıldızlar için, bu süreç çok fazla zaman, çok daha fazla zaman alır. Çift Kompakt sistem bir çift nötron yıldızından, kara deliklerden veya bunların kombinasyonlarından oluşursa, birleşme birkaç milyon yıldır ortaya çıkabilir. İlk olarak, nesneler bir araya getirilir ve dolaşım süreleri azalır. Daha sonra, son aşamada bir çarpışma ve asimetrik bir yerçekimi çöküşü meydana gelir. Bu işlem bir saniyenin bir kısmını sürdürür ve bu süre zarfında enerji, kütle sisteminin% 50'sinden fazladır, yerçekimi radyasyonunda bazı tahminlerden kaynaklanmaktadır.

Temel Doğru Çözümler Yerçekimi Dalgaları için Einstein Denklemleri

Volga Waves Bondi - Pirani - Robinson

Bu dalgalar bir metrik tipte tanımlanır. Bir değişken ve bir işlev girerseniz, sonra denklemlerden denklemden

Metrik tanya

formu var, işlevi, aynı denklemi tatmin eder.

Metrik Rosen.

Nerede tatmin etmek

Metrik Peresa

Burada

Einstein Silindirik Dalgalar - Rosen

Silindirik koordinatlarda, bu tür dalgalar görünüme sahiptir ve yürütülür.

Yerçekimi dalgalarının kaydı

Yerçekimi dalgaların tescili, ikincisinin zayıflığı nedeniyle oldukça karmaşıktır (metriğin küçük bozulması). Kayıtları için aletler yerçekimi dalga detektörleridir. Yerçekimi dalgalarını tespit etme girişimleri 1960'ların sonlarından bu yana yapılır. Tespit edilebilir genlikte yerçekimi dalgaları, çift çöküş sırasında doğar. Bu tür olaylar yaklaşık on yılda bir kez çevresinde meydana gelir.

Öte yandan, genel görelilik teorisi, yerçekimi dalgaların radyasyonundaki enerjinin kaybı nedeniyle çift yıldızların karşılıklı rotasyonunun hızlanmasını öngörür ve bu etki, çift kompakt nesnelerin iyi bilinen çeşitli sistemlerde güvenilir bir şekilde sabitlenir. (özellikle, kompakt companyon ile pulsarlar). 1993 yılında, "yeni bir pulsarov türünün açılışı için, yerçekimi çalışmasında yeni fırsatlar verdi", ilk çift pulsar PSR B1913 + 16 Russell Halsa ve Joseph Taylor ML'nin açıcıları tarafından. Fizikte Nobel Ödülü verildi. Bu sistemde gözlenen rotasyonun ivmesi, yerçekimi dalgaların ayrılmasının öngörülmesiyle tamamen çakışıyor. Aynı fenomen çeşitli durumlarda kaydedildi: PSR J0737-4715, PSR J0737-4715, PSR J0737-4715, SDSS J065133.338 + 284423.37 (genellikle J0651 kısaltıldı) ve çift RX J0806 sistemleri. Örneğin, iki PSR J0737-3039 pulsarından ilk çift yıldızın A ve B arasındaki mesafe arasındaki mesafe, enerji kaybına neden olan dalgaların kaybı nedeniyle günde yaklaşık 2,5 inç (6.35 cm) azalır ve bu anlaşmada olur. ile. Bu verilerin tümü, yerçekimi dalgaların varlığının dolaylı onayı olarak yorumlanır.

Tahminlere göre, yerçekimi teleskoplar ve antenler için en güçlü ve oldukça sık görülen yerçekimi dalgaları kaynakları, en yakın galaksilerde çift sistemlerin çöküşü ile ilişkili felaketlerdir. Yakın gelecekte, yılda birkaç benzer olay, 10 -21 -10 -23'te çevreleyen alandaki metrikleri çarpıtma, gelişmiş yerçekimi dedektörlerine kaydedilecektir. Optik-metrik parametrik rezonansın sinyalinin ilk gözlemleri, yerçekimi dalgaların, muhtemelen Ras, Pushchino'nun radyo astronomi gözlemevi üzerinde elde edilen kozmik masunların radyasyonunun periyodik kaynaklarından etkisini tespit etmeyi mümkün kılar. .

Evrenin doldurulması yerçekimi dalgalarının arka planını tespit etme olasılığı, uzak pulsarların yüksek hassasiyetli zamanlamasıdır -, yeryüzündeki boşluğun altındaki eylemin karakteristiği olan, nabızlarının varış zamanının bir analizidir. yerçekimi dalgalarının pulsarı. 2013 için tahmin ediliyor, bir zamanlama doğruluğu, bir siparişle bir sipariş tarafından kaldırılmalıdır, böylece evrenimizdeki çeşitli kaynaklardan arka plan dalgaları kullanılabilecek ve bu görevin on yılın sonuna kadar çözülebilir.

Modern fikirlere göre, evreniz ilk anlarda ortaya çıkan relic yerçekimi dalgalarını doldurur. Kayıtları, evrenin başlangıcındaki süreçler hakkında bilgi edinmeye izin verecektir. 17 Mart 2014 tarihinde 20:00 Moskova zamanı Harvard Smithsonian Astrofizik Merkezi'nde, BICEP 2 projesinde çalışan Amerikan araştırmacı grubu, sıfır olmayan tensör bozulmalarının ilk evrendeki kırılma radyasyonunun polarizasyonunu tespit ettiği açıklandı. Ayrıca bu relic yerçekimi dalgalarının keşfi. Bununla birlikte, hemen hemen bu sonuç meydana geldi, çünkü ortaya çıktığı için, katkı düzgün şekilde dikkate alınmadı. Yazarlardan biri olan J. M. Kovac ( Kovac J. M.) "Bu bicep2 denemesinin yorumlanması ve kapsamında, denemedeki katılımcılar ve bilimsel gazeteciler için katılımcıların biraz acelesi olduğunu kabul etti."

Varlığın deneysel onayı

İlk sabit yerçekimi dalga sinyali. Sol verileri Hanford (H1), sağ tarafta bir dedektörden (L1). Zaman 14 Eylül 2015, 09:50:45 UTC'de sayılır. Sinyali görselleştirmek için, yüksek hassasiyetli dedektörlerin dışındaki büyük dalgalanmaları bastırmak için 35-350 hertz bant genişliğine sahip bir frekans filtresi ile filtrelenir, ayarların kendilerinin gürültüsünü bastırmak için bant saçlı filtreler de uygulandı. Üst sıra: Dedektörlerde Goltaj H. GW150914, ilk olarak L1'e ve H1'de 69 +0 5 -0 4 ms'den sonra geldi; Görsel karşılaştırma için, H1'li veriler, L1 grafiğinde, Gelişmiş ve zamanlı formda (dedektörlerin göreceli yönünü dikkate almak için) gösterilir. İkinci sıra: aynı bant saçlı filtre 35-350 Hz'den gelen yerçekimi dalga sinyalinden H voltajlar. Katı çizginin, sonuçta ortaya çıkan iki maçla birlikte iki bağımsız kod ile elde edilen çalışmaya bağlı olarak, çalışma ile uyumlu parametreli parametreli bir sistem için sayısal görelilik sonucudur. 99.9. Gri Kalın Hatlar - Sinyal formunun güven olasılığının% 90'ının bir alanı, bu dedektörlerden iki farklı yönteme sahip. Koyu gri çizgi, Beklenen sinyalleri siyah deliklerin füzyonundan simüle eder, açık gri astrofizik modeller kullanmaz ve sinüzoidal-Gauss dalgacıklarının bir sinyalin doğrusal birleşimini temsil eder. Yeniden yapılanmalar% 94 oranında örtüşüyor. Üçüncü sıra: Detektörlerin filtrelenmiş sinyalinden sayısal görelilik sinyalinin filtrelenmiş tahminini çıkardıktan sonra artık hatalar. Düşük aralık: Sinyalin baskın frekansında bir artış gösteren bir voltaj haritasının sunumu.

11 Şubat 2016 Ligo ve Başak işbirlikleri ile. En fazla 10 -21'de genlik olan iki kara deliğin füzyon sinyali, 14 Eylül 2015 tarihinde 9:51 UTC iki ligo dedektöründe, Hanford ve Livingstone'daki iki ligo dedektörü, birbirinden 7 milisaniyeden, maksimum sinyal alanında kaydedildi. Genlik (0.2 saniye) birleştirilen sinyal-gürültü oranı 24: 1 idi. Sinyal GW150914 ile gösterildi. Sinyal şekli, 36 ve 29 güneş enerjisiyle iki kara deliğin füzyonu için genel görelilik teorisinin öngörülmesiyle çakışıyor; Ortaya çıkan kara deliğin bir kütle 62 güneş ve rotasyon parametresi olmalıdır a. \u003d 0.67. Kaynağa olan mesafe yaklaşık 1,3 milyar, füzyon enerjisinde bir saniyenin onda biri üzerinde esnektir - yaklaşık 3 güneş kütlesinin eşdeğeri.

Tarih

"Yerçekimi Dalgası" teriminin tarihi, bu dalgalar için teorik ve deneysel arama, diğer yöntemlere erişilemeyen fenomen çalışmaları için kullanımı yanı sıra.

• 1900 - Lorenz, yerçekiminin "... bir hızda, artık hızda geçerli olabileceğini" önerdi.
• 1905 - Poincare İlk defa yerçekimi dalgası terimi (ONDE Gravifique) tanıttı. Yüksek kaliteli bir seviyede, Poincaré, yerleşik Laplace'in sahte itirazlarını ortadan kaldırdı ve yerçekimi dalgalarıyla ilişkili düzeltmenin, NEWTON'un prosedürlerinin genel olarak kabul edilen yasalarına bağlı olarak azaldığını gösterdi, bu nedenle yerçekimi dalgalarının varlığının varsayımı gözlemler gözlemlemiyor ;
• 1916 - Einstein, Oto Mekanik Sistemi çerçevesinde, yerçekimi dalgalarıyla enerji ileteceğini ve kabaca konuşmanın, nispeten sabit yıldızların herhangi bir dönüşü, elbette normal koşullar altında, siparişin enerji kaybı altında durması gerekir. ihmal edilebilir ve pratik olarak ölçülebilir değil (bu çalışmada, sürekli olarak küresel simetri koruyan mekanik sistemin yerçekimi dalgalar yaratabileceğine inanıyordu);
• 1918 - Einstein Yerçekimi dalgalarının radyasyonunun, sıranın etkisi olduğu ortaya çıktığı, böylece önceki çalışmasında hatayı yapılandırdığı (katsayı kalıntılarındaki bir hata, dalga enerjisinin 2 kat daha az olduğu);
• 1923 - Eddington - yerçekimi dalgaların fiziksel gerçekliğini sorguladı "... Uygula ... düşünce hızı ile." 1934'te, Monografının "Görelilik Teorisi" nin Rusça çevirisinin hazırlanmasında, Eddington, dönen bir çubukla enerji kayıplarını hesaplamak için iki seçenekli bölümler de dahil olmak üzere birkaç bölüm ekledi, ancak OTO'nun yaklaşık hesaplamaları yöntemlerinin, Onun görüşünde, yerçekimi olarak ilişkili sistemler için geçerli değildir. Yani şüpheler kalır;
• 1937 - Einstein, Rosen ile birlikte, yerçekimi alanının tam denklemlerinin silindirik dalga çözümlerini araştırdı. Bu çalışmalar sırasında, yerçekimi dalgalarının, OTO denklemlerinin denklemlerinin yaklaşık çözeltilerinin bir yapısına sahip olabileceği şüpheleri vardı (Einstein ve Rosen Madde "nin gözden geçirilmesindeki bilinen bir yazışma, yerçekimi dalgaları var mı?"). Daha sonra, muhakemede bir hata buldu, makalenin temel düzenlemeleri olan son hali, Franklin Enstitüsü Dergisi'nde yayınlandı;
• 1957 - Hermann Bondi ve Richard Feynman, OTO'da yerçekimi dalgalarının fiziksel sonuçlarının varlığını kanıtlayan zihinsel bir deney "boncuklarla" sundu;
• 1962 - Vladislav Boş ve Mikhail Hercerstein, uzun dalga yerçekimi dalgalarını tespit etmek için interferometreleri kullanma ilkelerini açıkladı;
• 1964 - Philip Peters ve John Matthew, teorik olarak çift sistemlerin yaydığı yerçekimi dalgaları;
• 1969 - Yerçekimi dalga astronomisinin kurucusu olan Joseph Weber, mekanik bir yerçekimi anteni - bir rezonans dedektörü kullanarak yerçekimi dalgalarının tespitini rapor ediyor. Bu mesajlar, bu yönde işlerde kaba bir artış oluşturur, özellikle de Ligo Projesi'nin kurucularından biri olan Weiss Rainier, o zamanlar deneylere başladı. Şu anda (2015), kimse bu olayların güvenilir onaylarını almayı başaramadı;
• 1978 - Joseph Taylor PSR B1913 + 16'daki çift pulsar sisteminde yerçekimi radyasyonunun tespiti üzerine bildirildi. Joseph Taylor ve Russell Hals, 1993'ün fiziğindeki Nobel Ödülü'nü hak etti. 2015 yılının başında, yerçekimi dalgaların radyasyonu nedeniyle bir düşüş de dahil olmak üzere üç Keplerovsky parametresi, en az 8 bu sistem için ölçüldü;
• 2002 - Sergey Kopeikin ve Edward Fomalont, Jüpiter Yerçekimi Alanındaki Işık Sapmalarının Süper Uzun Bir Ölçüm Ölçümünün Süper Uzun Bir Ölçüm Ölçümünü Kullanarak Yapılan Fomalont, bazı varsayımsal uzantılar için bir dinamikteki bir dinamikteki ışık sapmalarının ölçülmesi. Yerçekimi - Işığın hızından farkın% 20'sini geçmemelidir (bu yorum genellikle kabul edilmez);
• 2006 - Uluslararası Martha Breeki ekibi (Parklar Gözlemevi, Avustralya), iki PSR J0737-3039A / B pulsarları sistemindeki yerçekimi dalgaların büyüklüğünün önemli ölçüde daha doğru olduğunu bildirmiştir;
• 2014 - Astronomers Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi (BICEP), relic radyasyonun dalgalanmalarını ölçerken birincil yerçekimi dalgaların tespit edilmesini bildirdi. Şu anda (2016), algılanan dalgalanmalar kalıntı dışı olarak kabul edilir, ancak galaksideki tozun radyasyonu ile açıklanır;
• 2016 - Uluslararası Ligo Takımı Yerçekimi dalgalarının geçişinin GW150914 geçişinin tespiti üzerine bildirildi. İlk defa, ultra yüksek nispi hızlarla (ultra-yüksek nispi hızlarla ultra olmayan yerçekimi alanlarındaki büyük gövdelerin etkileşiminde doğrudan gözlemlenmesi bildirilmektedir (< 1,2 × R s , v/c > 0.5), bu da doğruluğun doğruluğunu haftalık birkaç sınıfa yüksek emir üyelerine kontrol etmeyi mümkün kılan. Yerçekimi dalgaların ölçülen dağılması, dağılımın daha önce yapılan ölçümleri ve varsayımsal graviton kütlesinin üst sınırını çelişmez ()< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.

Yerçekimi dalgaları nedir?

Yerçekimi dalgaları - yerçekimi alanındaki dalgalar gibi yayılır. Kitleleri hareket ettirerek yayılır, ancak radyasyondan sonra onları terk eder ve bu kitlelerden bağımsız olarak varlar. Boşluk zamanlı metrikin bozulmasıyla matematiksel olarak bağlanır ve "uzay zamanının dalgalanmaları" olarak tanımlanabilir.

Genel görecelilik teorisinde ve diğer birçok modern yerçekimi teorilerinde yerçekimi dalgalar, büyük gövdelerin değişken ivmeyle hareketi ile üretilir. Yerçekimi dalgaları, ışık hızında uzayda serbestçe dağıtılır. Yerçekimi kuvvetlerinin (diğerleriyle karşılaştırıldığında) nispi zayıflığı nedeniyle, bu dalgalar çok az miktarda, zorluk tescilidir.

Yerçekimi dalgaları, genel görelilik teorisi (Oto) tarafından tahmin edilmektedir. İlk defa, Eylül 2015'te, iki kara deliğin birleşmesinden ve bir daha büyük dönen kara deliğin oluşumundan kaynaklanan yerçekimsel dalgaların kayıtlı olduğu ligo gözlemcisinin iki ikiz dedektörü tarafından doğrudan keşfedildiler. Varoluşlarına yönelik dolaylı sertifikalar, 1970'lerden bu yana bilinenler - aşağıdakilerden gelen tesadüfler, yerçekimi dalgalarının radyasyonuna karşı enerji kaybı nedeniyle yakın çift yıldızların yakınlaşmasının gözlemlenmesiyle ilgili. Yerçekimi dalgaların doğrudan kaydı ve astrofizik süreçlerin parametrelerini belirlemek için kullanımı, modern fizik ve astronominin önemli bir görevidir.

Uzay zamanımızı bir koordinat ağı olarak hayal ederseniz, yerçekimsel dalgalar, büyük gövdeler (örneğin, kara delikler) boşluğu kendilerinin etrafındaki boşluğu bozduğunda, ızgaradan geçecek dalgalanmalardır.

Bu deprem ile karşılaştırılabilir. Şehirde yaşadığınızı hayal edin. Kentsel alan yaratan bazı belirteçlere sahiptir: evler, ağaçlar vb. Onlar durağandır. Şehrin yakınında bir yerde büyük bir deprem meydana geldiğinde, salınımlar bize ulaşır - hatta sabit evler ve ağaçlar yalvardı. Bu salınımlar yerçekimi dalgalardır; Ve salınan nesneler alan ve zamandır.

Bilim adamları neden taşınmaz dalgaları çok uzun süremezlerdi?

Yerçekimi dalgalarını tespit etme konusunda özel çabalar, savaş sonrası dönemde, duyarlılığı açıkça bu tür salınımları kaydetmek için yeterli olamayacak birkaç saf cihazla başladı. Zamanla, arama dedektörlerinin çok büyük olması gerektiği ve modern lazer tekniği kullanmaları gerektiği açıklandı. Geometrinin ortaya çıktığı modern lazer teknolojilerinin gelişmesiyle ilgilidir, mahremiyetin yerçekimi dalgasıdır. Teknolojinin en güçlü gelişimi bu açılışta kilit bir rol oynamıştır. Ne kadar ustaca bilim adamları ne olursa olsun, 30-40 yıl önce, bunu yapmak teknik olarak imkansızdı.

Dalga algılama neden fizik için çok önemlidir?

Yerçekimi dalgaları, yaklaşık yüz yıl önce görelilik teorisindeki Albert Einstein tarafından tahmin edildi. Tüm XX yüzyılları, bu teoriyi sorgulayan fizikçilerdi, ancak daha fazla onay ortaya çıktı. Ve yerçekimi dalgalarının varlığı, teorinin çok önemli bir onayıdır.

Ek olarak, yerçekimi dalgalarının yerçekiminin nasıl davrandığı konusunda kaydedilmesine, sadece cennetsel mekanik örneğini, cennetteki gövdelerin etkileşimini biliyorduk. Ancak yerçekimi alanının dalgaların ve uzay-zamanın benzer şekilde deforme olabileceği açıktı. Daha önce yerçekimi dalgaları görmediğimiz gerçeği, modern fizikte beyaz bir yerdi. Şimdi beyaz bir nokta kapalı, modern fiziksel teorinin kuruluşuna daha çok tuğla daha konur. Bu temel keşif. Son yıllarda karşılaştırılabilir bir şey yoktu.

"Dalgalar ve parçacıkları bekliyorum" - yerçekimi dalgaları arayışı hakkında bir belgesel(Dmitry Zavilgelskiy tarafından)

Yerçekimi dalgalarının kaydedilmesinde ve pratik bir an var. Muhtemelen, teknolojilerin daha da geliştirilmesinden sonra, evrendeki en güçlü olayların izlerini gözlemlemek için yerçekimi astronomi hakkında konuşmak mümkün olacaktır. Fakat şimdi bunun hakkında konuşmak için çok erken, sadece dalgaların kaydolması hakkında konuşuyoruz ve bu dalgaları üreten nesnelerin özelliklerini açıklığa kavuşturmakla ilgili değil.

Sadece birkaç saat önce, uzun zamandır bilim dünyasında bekleyen haberleri yoktu. Uluslararası Proje Projesi'nin bir parçası olarak çalışan birkaç ülkeden bir grup bilim adamı Ligo bilimsel işbirliği, birkaç dedektör gözlemevi ile laboratuar koşullarında yerçekimi dalgalarını düzeltmeyi başardığını iddia ediyorlar.

ABD'de Louisiana ve Washington eyaletlerinde bulunan iki lazer-interferometrik yerçekimi gözlemevi (lazer interferometre yerçekimi-dalga gözlemevi - Ligo) verileri analiz ediyorlar.

Ligo basın toplantısında belirtildiği gibi, yerçekimi dalgaları 14 Eylül 2015 tarihinde, birinci gözlemevinde ve daha sonra 7 milisaniye sonrasında diğerine kaydedildi.

El bilim adamlarının Rusya'dan da dahil olmak üzere birçok ülkeyle meşgul olduğu elde edilen verilerin analizine dayanarak, yerçekimi dalgasının, güneşin kütlesinden 29 ve 36 kat daha ağır olan iki kara deliğin çarpışmasından kaynaklandığı tespit edildi. Bundan sonra, büyük bir kara deliğe birleştirdiler.

Bu 1,3 milyar yıl önce oldu. Sinyal, Macellanovo Cloud'un takımyıldızından toprağa geldi.

Sergey Popov (Sternberg Moskova Devlet Üniversitesi Devlet Astronomik Enstitüsü Astrofizikçi), hangi yerçekimi dalgalarını ve nedenlerini ölçmenin neden bu kadar önemli olduğunu açıkladı.

Modern yerçekimi teorileri, görelilik teorisinden başlayarak, az ya da çok geometrik yerçekimi teorileridir. Alanın geometrik özellikleri, gövdenlerin hareketini veya bu tür nesnelerin ışık demeti olarak etkiler. Tersine - enerjinin dağılımı (bu alandaki kitle ile aynıdır), alanın geometrik özelliklerini etkiler. Bu çok havalı, çünkü sadece görselleştirildi - hücrede derecelendirilen tüm bu hücresel düzlemin belirli bir fiziksel anlamı var, elbette bu kadar kelimenin tam anlamıyla değil.

Fizikçiler "Metrik" kelimesini kullanırlar. Metrik, alanın geometrik özelliklerini tanımlayan bir şeydir. Ve burada hızlanma ile hareket ediyoruz. En basit - salatalık döner. Örneğin, bir top değil, esnek bir disk olmaması önemlidir. Böyle bir salatalık elastik düzlemde döndüğünde, dalgalanmanın ondan kaçacağını hayal etmek kolaydır. Bir yerde durduğunuzu hayal edin ve salatalık size bir son, sonra bir başkasına dönecek. Alan ve zamanı farklı şekillerde etkiler, yerçekimi dalga koşar.

Böylece yerçekimi dalgası, uzay-zamanlı metrik üzerinde çalışan dalgalanmadır.

Uzayda boncuklar

Yerçekiminin nasıl düzenlendiği ile ilgili temel fikirlerimizin temel mülkiyetidir ve yüz yılı kontrol etmek istiyor. Etkinin olduğundan ve laboratuarda göründüğünden emin olmak istiyorlar. Doğada, zaten yaklaşık on yıl önce görülmüştür. Yerçekimi dalgaları günlük yaşamda nasıl tezahür edilmelidir?

Bunu göstermek en kolay olanıdır: eğer alanda boncuk atarsanız, bir kupa olmaları için ve yerçekimi dalgası uçağına dik geçerse, bir elipse dönüşmeye başlar, sonra bir yöne sıkıştırılmaya başlarlar. . Gerçek şu ki, etrafındaki boşluğun öfkeleneceği ve bunu hissedeceğiz.

Dünyadaki "G"

Böyle bir şey hakkında insanların yaptığı, sadece uzayda değil, dünyada.

Birbirinden dört kilometrelik bir mesafede, aynalar "G" harfi biçiminde asılır [Amerikan Ligo Gözlemevi anlamına gelir].

Lazer ışınları Koşu - Bu bir interferometre, iyi bir anlaşılabilir olan şeydir. Modern teknolojiler, fevkalade küçük bir etkiyi ölçmenize izin verir. Hala inanmadığım için inanmıyorum, ama sadece kafama uymuyorum - aynaların birbirinden dört kilometrelik bir mesafede asılı yer değiştirmesi, atom çekirdeğinin büyüklüğünden daha azdır. Bu, bu lazerin dalga boyuna kıyasla bile yeterli değil. Bunda bir snag vardı: yerçekimi - en zayıf etkileşim ve dolayısıyla yer değiştirme çok küçük.

Çok zaman aldı, insanlar 1970'lerden bu yana bunu yapmaya çalıştı, hayatlarını yerçekimi dalgaları arayışı içinde geçirdi. Ve şimdi sadece teknik özellikler, laboratuar koşullarında yerçekimi dalgasının kaydını almasına izin verir, yani buraya geldi ve aynalar değişti.

Yönlendirmek

Yıl boyunca, eğer her şey yolundaysa, zaten dünyada üç dedektör var. Üç dedektör çok önemlidir, çünkü bu şeyler sinyal yönüyle çok kötü bir şekilde belirlenir. Yaklaşık, işitmedeyken, kaynağın yönünü zayıflatır. "Ses sağdaki bir yerden geliyor" - bu dedektörler yaklaşık olarak bu kadar duygudur. Ancak birbirinden uzakta üç kişi varsa ve biri sağdaki sesi, solda bir başkası ve üçüncü sırtını duyarsa, sesin yönünü tam olarak belirleyebiliriz. Daha fazla dedektör olacaksa, dünyaya o kadar dağınık olursa, kaynağın yönünü daha kesin olarak belirleyebiliriz ve daha sonra astronomi başlayacak.

Sonuçta, nihai görev sadece genel görelilik teorisini onaylamak için değil, aynı zamanda yeni bir astronomik bilgi edinmek için. On kitle tartı bir kara delik olduğunu hayal edin. Ve on kitle tartı için başka bir kara deliğe bakar. Çarpışma ışık hızında gerçekleşir. Enerji patlaması. Bu doğru. Çok fantastik. Ve bu değil ... sadece uzay ve zamanın dalgalanmasıdır. İki kara delik birleşmesinin uzun süre birleşmesinin tespitinin, kara deliklerin düşündüğümüz bu siyah deliklerle ilgili olduğu en güvenilir onayı haline geleceğini söyleyebilirim.

Hadi ortaya çıkabilecek sorunlara ve fenomenlere gidelim.

Gerçekten kara delik var mı?

Ligo'nun duyurulmasından beklenen sinyal, iki birleştirme kara delik ile üretilmiş olabilir. Bu tür olaylar bilinenlerin en güçlüsüdür; Onlar tarafından yayılan yerçekimi dalgaların gücü, gözlemlenen evrenin tüm yıldızlarını miktarda kısaca gölgede bırakabilir. Kara deliklerin birleştirilmesi de çok saf yerçekimi dalgalarında yorumlamak çok kolaydır.

Kara deliklerin füzyonu, iki kara delik, spiral boyunca birbirine göre dönerken, yerçekimi dalgalar şeklinde enerjiyi yaydığında meydana gelir. Bu dalgaların, bu iki nesnenin kütlesini ölçmek için kullanılabilecek karakteristik bir sese (LFM) sahiptir. Bundan sonra, kara delikler genellikle birleşir.

"Bir kabarcık formu çok yakın olan iki sabun köpüğü sunar. Daha büyük bir balonun deforme olmuş "diyor Paris yakınlarındaki İleri Bilimsel Araştırma Enstitüsü'nden gelen bir yerçekimi teorisi. Son kara delik tamamen küresel olacaktır, ancak önce öngörülebilir türün yerçekimi dalgaları yaymalıdır.

Kara deliklerin birleşmesinin en önemli bilimsel sonuçlarından biri, kara deliklerin varlığı ile doğrulanacaktır - en azından temiz, boş, kavisli bir uzay-zamandan oluşan ideal olarak yuvarlak nesneler, genel görelilik teorisini öngörür. Başka bir sonuç, birleşme bilim adamları tahmin ettiği için geçer. Gökbilimciler bu fenomenin çok sayıda dolaylı onayına sahiptir, ancak şu ana kadar, siyah deliklerin yörüngesinde yıldızları ve aşırı ısıtılmış gazları gözlemliyordu ve kara delikler değil.

"Ben de dahil olmak üzere bilimsel topluluk kara delikleri beğenmedi. Onları kabul ettiğimiz gibi kabul ediyoruz "diyor New Jersey'deki Princeton Üniversitesi'nde Siu Simülasyonunda Bir Uzman Fransa Pretorius. "Ama inanılmaz bir tahmin olduğunu düşünüyorsanız, gerçekten inanılmaz kanıtlara ihtiyacımız var."

Yerçekimi dalgalar ışık hızında hareket eder mi?

Bilim adamları, Ligo'nun gözlemlerini diğer teleskopların gözlemleriyle karşılaştırmaya başladığında, kontrol ettikleri ilk şey sinyalin bir kerede gelmesidir. Fizik, yerçekiminin graviton partikülleri, fotonların yerçekimi analoğuyla iletildiğine inanıyor. Eğer fotonlarda olduğu gibi, bu parçacıkların kütlesi yoktur, yerçekimi dalgalar, klasik görecelilik teorisinde yerçekimi dalgalar oranının öngörülmesine karşılık gelen ışık hızında hareket edecektir. (Hızlarında, evrenin hızlandırılmasının hızlandırılmasını etkileyebilir, ancak bu mesafelerde kendilerini ligo kapsayanlara önemli ölçüde üstün olduğunu gösterir.

Bununla birlikte, gravitonların küçük bir kitlesine sahip olması mümkündür ve bu nedenle yerçekimi dalgalar bir hız daha az ışıkla hareket edecektir. Öyleyse, örneğin, eğer Ligo ve Başak, yerçekimi dalgalarını tespit ederse ve dalgaların daha sonra gama ışınlarının uzay etkinliğiyle ilişkilendirildiğini öğrenin, temel fizik için kader sonuçları olabilir.

Uzay-zaman kozmik dizelerden mi?

Yerçekimi dalgalarının patlamaları "kozmik dizeler" çıkarak tespit edilecekse, daha garip bir keşif olabilir. Bu, uzay-zamanın eğriliğinin bu varsayımsal kusurları, dizeleri teorileri ile ilişkili olmayabilir, sonsuz şekilde ince olmalı, ancak kozmik mesafelere gerilir. Bilim adamları, eğer varsa, kozmik dizelerin yanlışlıkla ele geçirilebileceğini tahmin ediyor; Dize aşırı yüklendiyse, Ligo veya Başak gibi dedektörleri ölçebilecek yerçekimi sıçramasına neden olur.

Nötron yıldızları düzensiz olabilir mi?

Nötron yıldızları, kendi ağırlıkları altında daraltılan büyük yıldızların kalıntılarıdır ve elektronların ve protonların nötronlara erimeye başlaması gerektiği kadar yoğunlaşmıştır. Bilim adamları nötron deliklerinin fiziğini kötü anlarlar, ancak yerçekimi dalgaları onlar hakkında çok şey söyleyebilir. Örneğin, yüzeylerinde yoğun yerçekimi, nötron yıldızlarının neredeyse tamamen küresel hale gelmesi gerçeğine yol açar. Ancak bazı bilim adamları, bu yoğun nesneleri 10 kilometre çapında, daha hafif bir asimetrik olan, bu yoğun nesneleri daha fazla, hafifçe asimetrik hale getiren bir kaç milimetre yüksekliği de olabileceklerini önerdiler. Nötron yıldızları genellikle çok hızlı bir şekilde döndürür, bu nedenle asimetrik kütle dağılımı boşluk zamanı deforme olur ve sinüzoitler şeklinde sabit bir yerçekimi dalga sinyali üretecektir, yıldızın dönüşünü yavaşlatır ve enerji yayar.

Birbirlerini birbirine döndüren nötron yıldızlarının çiftleri de kalıcı bir sinyal üretir. Kara delikler gibi, bu yıldızlar sarmal boyunca hareket eder ve nihayetinde karakteristik bir sesle birleşir. Ancak özgüllüğü, kara deliklerin sesinin özelliklerinden farklıdır.

Yıldızlar neden patlıyor?

Kara delikler ve nötron yıldızları, masif yıldızlar parlamak ve kendilerini daraltmak için kesildiğinde oluşur. Astrofizik, bu işlemin tüm ortak Supernova tipi II patlamalarına dayandığını düşünüyor. Bu tür süpernovaların simülasyonu henüz ateşlendiklerini göstermedi, ancak yanıt verebileceğine inanılan gerçek Supernova'nın yaydığı yerçekimi dalga patlamalarını dinliyor. Ne tür bir patlamanın dalgalarının benzer olduğuna bağlı olarak, yüksek sesle olduğundan, genellikle görüldüğü kadarıyla, süpernova, ardından elektromanyetik teleskoplarla nasıl ilişkili olduklarına bağlı olarak, bu veriler bir demet mevcut modelin ortadan kaldırılmasına yardımcı olabilir.

Evren ne kadar hızlı genişliyor?

Evrenin genişlemesi, galaksimizden kaldırılan uzak cisimlerin gerçekte olduğundan daha kırmızı göründüğü anlamına gelir, çünkü onlar tarafından yayılan ışık hareket ederken gerildi. Kozmologlar, evrenin genişlemesinin hızını tahmin ediyor, galaksilerin kırmızı kaymasını bizden oldukları gerçeğiyle karşılaştırıyor. Ancak bu mesafe genellikle süpernova tipi la'nın parlaklığında tahmin edilir ve bu teknik bir sürü belirsizlikten ayrılır.

Dünyanın dört bir yanındaki birkaç yerçekimi dalga dedektörü, aynı nötron yıldızlarının birleştiğinden sinyalleri tespit edecekse, birlikte sinyalin hacmini kesinlikle doğru bir şekilde tahmin edebilirler ve aynı zamanda birleşmenin meydana geldiği mesafeyi kesinlikle tahmin edebilirler. Ayrıca yönü ve onunla birlikte tahmin edebilecekler ve etkinliğin meydana geldiği galaksiyi tanımlayabilecekler. Bu galaksinin kırmızı kaymasını birleştirerek yıldızlara bir mesafe ile karşılaştırarak, modern yöntemlerden daha doğru olan, muhtemelen daha doğru bir kozmik genişletme hızını elde edebilirsiniz.

Teorik olarak Einstein tarafından 1917'de teorik olarak tahmin edilen yerçekimi dalgalar, hala keşiflerini bekliyor.

1969'un sonunda, Maryland Üniversitesi'nden Profesör Physicia, Joseph Weber sansasyonel bir açıklama yaptı. Kozmosun derinliklerinden mezarın dalgalarını keşfettiğini açıkladı. O zamana kadar, bu tür iddialarda hareket eden tek bir bilim adamı değil ve bu tür dalgaları tespit etme ihtimalinin çok açık olduğu kabul edildi. Ancak, Weber kendi alanında yetki duymuş ve bu nedenle meslektaşlar, mesajını tam ciddiyetle algıladılar.

Ancak, hayal kırıklığı yakında geldi. Dalgaların, Weber tarafından tescilli olduğu iddia edilen dalgaların, teorik değerden milyonlarca daha yüksek. Weber, bu dalgaların galaksimizin merkezinden geldiğini savundu, bu da çok az bilinen toz bulutlarıyla kapatıldı. Astrofizik, yıllık binlerce yıldızı yutan ve emilen enerjinin bir kısmını yerçekimi radyasyonu biçiminde yutturan dev bir kara deliğin olduğunu ve bu kozmik yamyamlığın daha belirgin izlerini daha belirgin bir şekilde atan bir arayışa giren astronomlar (şimdi Kara deliğin gerçekten orada olduğunu kanıtladı, ama kendine yol açıyor oldukça iyidir). ABD'den fizik, SSCB, Fransa, Almanya, İngiltere ve İtalya, aynı türdeki dedektörler üzerinde deneylere başladı ve hiçbir şey elde etmedi.

Bilim adamları hala Weber cihazlarının garip okumalarını nasıl nitelendireceğini bilmiyorlar. Ancak, yerçekimi dalgalar henüz bulunamamıştır, ancak çabaları yoktu. Aramaları için çeşitli kurulumlar zaten inşa edilmiş veya inşa edilmiştir ve on yıl içinde, bu tür dedektörler uzayda yetiştirilecektir. Bu kadar uzun vadeli gelecekteki, yerçekimi radyasyonunun aynı gözlenen fiziksel gerçeklik ve elektromanyetik salınımların yanı sıra olması mümkündür. Ne yazık ki, Joseph Weber artık bunu bilemez - Eylül 2000'de öldü.

Mezarın dalgaları nedir

Genellikle yerçekimi dalgaların bitki bozulması alanında dağıtıldığı söylenir. Böyle bir tanım doğru, ancak eksik. Genel görelilik teorisine göre, yük, uzay-zaman sürekliliğinin eğriliği nedeniyle ortaya çıkıyor. Yerçekimi dalgaları, yerçekimi alanının salınımları olarak kendini gösteren uzay-zaman metrikinin dalgalanmalarıdır, bu nedenle genellikle mecazi olarak meslektaşsal dalgalanmalar denir. Yerçekimi dalgaları teorik olarak 1917'de Albert Einstein tarafından tahmin edildi. Varlıkta kimse onlara şüphe yok, ancak yerçekimi dalgaları hala keşiflerini bekliyor.

Yerçekimi dalgalarının kaynağı, herhangi bir maddi gövdelerin hareketlerine hizmet eder ve çevresindeki yerdeki yerçekimi kuvvetinde homojen olmayan bir değişikliğe yol açar. Vücudun sabit hızıyla hareket etmek yayılmaz, çünkü alanlarının karakteri değişmez. Dalgalar yaymak için, hızlanma gereklidir, ancak yok. Simetri ekseni etrafında dönen silindir hızlandırılır, ancak yerçekimi alanı homojen olmaya devam etmektedir ve dalgalar ortaya çıkmaz. Ancak bu silindiri başka bir eksen etrafında tanıtırsanız, alan salınacak ve yerçekimi dalgalar silindirden kaçacaktır.

Bu sonuç, herhangi bir gövde (veya Tel), dönme eksenine göre asimetrik (bu gibi durumlarda vücudun dörtlü bir anı olduğu söylenir) ile ilgilidir. Kıdemli sistem, kıdemli anın zamanla değişen, her zaman yerçekimi dalgaları yayar.

Yerçekimi dalgalarının ana özellikleri

Astrofizik, yerçekimi dalgaların radyasyonu olduğunu, enerjiyi seçtiğini, büyük pulsarın dönme hızını komşu yıldızın özünün emiliminde sınırlandırmasını önermektedir.

Cosmos yerçekimi deniz fenerleri

Dünya kaynaklarının yerçekimi radyasyonu son derece zayıftır. Merkezin yatay düzlemdeki ve dikey eksen etrafındaki aşırı büyümeyi 600 rpm'ye kadar olan 10.000 ton ağırlığında olan çelik kolon, yaklaşık 10 -24 W'nin gücünü yayar. Bu nedenle, yerçekimi dalgalarını keşfetmenin tek umudunun, kozmik yerçekimsel radyasyon kaynağını bulmaktır.

Bu bağlamda, yakın çift yıldızlar çok umut vericidir. Sebep basittir: Böyle bir sistemin yerçekimi radyasyonunun gücü, çapının beşinci derecesine kadar ters oranda büyüyor. Yıldızların yörüngeleri çok uzunsa daha iyidir, çünkü Quadruole Moment'in değişim oranı arttıktan bu yana. İkili sistem nötron yıldızlardan veya kara deliklerden oluşursa çok iyidir. Bu tür sistemler, uzayda yerçekimi fenerlerine benzerdir - radyasyonlarının periyodik bir karakteri vardır.

Uzayda, kısa, ancak son derece güçlü yerçekimi patlamaları üreten "dürtü" kaynakları var. Bu, süpernovanın patlamasından önce büyük bir yıldızın çöküşü olduğunda ortaya çıkar. Bununla birlikte, yıldızın deformasyonu asimetrik olmalıdır, aksi takdirde radyasyon ortaya çıkmaz. Çöküş sırasında, yerçekimi dalgalar, armatürlerin toplam enerjisinin% 10'una kadar taşıyabilir! Bu durumda yerçekimi radyasyonunun gücü yaklaşık 10 50 W'dir. Ne kadar daha fazla enerji, nötron yıldız birleştirildiğinde ayırt edilir, burada en yüksek güç 10,52 watt'a ulaşır. Mükemmel bir radyasyon kaynağı, kara deliklerin çarpışmasıdır: kitleleri, nötron yıldızlarının milyarlarca kütlesini geçebilir.

Başka bir yerçekimi dalgası kaynağı kozmolojik enflasyondur. Büyük bir patlamadan hemen sonra, evren son derece hızlı bir şekilde genişlemeye başladı ve 10-34 saniyenin altından az, çapı 10 -33 cm'den makroskopik boyuta yükseldi. Bu süreç, başlamadan önce var olan yerçekimsel dalgaları ölçülemeyecek şekilde güçlendirilir ve torunları şimdiye kadar korunmuştur.

Dolaylı onay

Yerçekimi dalgalarının varlığının ilk kanıtı, Amerikan Radyo Astronoma Joseph Taylor ve öğrencisi Russell Hals'in eserleri ile ilişkilidir. 1974'te, birbirlerinin etrafındaki bir çift nötron yıldızını keşfettiler (sessiz arkadaşı olan pulsar yayan). Pulsar, ekseninin etrafında sabit bir açısal hızla döndürülmüş (her zaman değildir) ve bu nedenle son derece doğru bir saat olarak görev yapılır. Bu özellik, hem yıldızların kitlelerini ölçmeyi ve yörüngesel hareketlerinin doğasını bulmayı mümkün kıldı. Bu çift sistemin dolaşım süresinin (yaklaşık 3 saat 45 dakika) yıllık 70 μs azaldığı ortaya çıktı. Bu değer, yerçekimi radyasyonu nedeniyle, yıldız çifti enerjisinin kaybını tanımlayan genel görelilik teorisinin çözeltilerinin çözümleri ile iyi bir uyum içindedir (ancak, bu yıldızların çarpışması, 300 milyon yıl sonra ). 1993 yılında Nobel Ödülü'nün bu açılışı için Taylor ve Hals verildi.

Yerçekimi Dalga Antenleri

Yerçekimi dalgalarını deneysel olarak nasıl algılayabilirsiniz? Weber, dedektörler olarak kullanılan katı alüminyum metre uzunluklu silindirler uçlarında piezodatorlar. Bir vakum odasındaki harici mekanik etkilerden izole edilmiş maksimum titizlik vardır. MARYLAND ÜNİVERSİTESİ ÜNİVERSİTESİ ALTINDA BUNKER'DE KURULAN BÜTEKLENME BU SÜREBER VE ARGON Ulusal Laboratuvarı.

Deney fikri basittir. Yerçekimi dalgalarının etkisindeki alan sıkıştırılır ve gerilir. Bundan dolayı, silindir uzunlamasına yönde titrer, bir yerçekimi-dalga anteni olarak hareket eder ve piezoelektrik kristaller titreşimleri elektrik sinyallerine çevirir. Kozmik mezar dalgalarının herhangi bir geçişi, neredeyse aynı anda aynı anda, yerçekimi darbelerinin çeşitli gürültüden filtrelenmesini sağlayan bin kilometrelik dedektörler üzerinde hareket eder.

Weber sensörleri, silindir uçlarının kaymalarını sadece 10 -15 uzunluğuna eşittir - bu durumda 10 -13 cm. Bu durumda, Weber'e ilk kez ne olduğunu tespit etmeyi başaran ve 1959'da rapor vermeyi başardı. sayfalarda Fiziksel inceleme mektupları.. Bu sonuçları tekrarlamak için tüm girişimler boşuna idi. Weber verileri, ayrıca 10 -18'in (ve 10 -20'den az olan) nispi yer değiştirmelerini pratik olarak beklemeyen teorinin aykırıdır. Weber'in sonuçların istatistiksel olarak işlenmesi ile birlikte olduğu mümkündür. Yerçekimi radyasyonu deneysel olarak tespit etme girişimi başarısızlıkla sona erdi.

Gelecekte, yerçekimi ve dalga antenleri büyük ölçüde iyileştirdi. 1967'de Amerikan fizikçi Bill Fairbank, onları sıvı helyumda soğutmayı teklif etti. Bu sadece termal gürültünün çoğundan kurtulmak için değil, aynı zamanda kalamar (süper iletken kuantum interferometreleri), son derece büyük hassas manyetometreler uygulama olasılığını da açtı. Bu fikrin uygulanması birçok teknik zorlukla konjugaten olduğu ortaya çıktı ve Fairbank'ın kendisi için yaşamadım. 1980'lerin başında, Stanford Üniversitesi'nden fizik 10 -18 duyarlılığı ile bir kurulum yaptı, ancak dalgalar kayıt olmadı. Şimdi birçok ülkede, dalgaların ul-projoenijenik titreşim dedektörleri, sadece onda biri ve mutlak sıfırın üstündeki yüzdelik sıcaklıklarda çalışıyor. Örneğin, Auriga'yı Padua'da yüklemektedir. Bunun için anten, bir alüminyum magnezyum alaşımından, çapı 60 cm olan ve ağırlığın 2,3 ton'dur. yaklaşık 1000 Hz), 1 kg ağırlığında, aynı frekansla dalgalanan, ancak çok daha fazla genlikte değişen yardımcı rezonatöre iletilir. Bu titreşimler ölçüm ekipmanı tarafından kaydedilir ve bir bilgisayar kullanılarak analiz edilir. Auriga kompleksinin duyarlılığı yaklaşık 10 -20 -10 -21'dir.

İnterferometreler

Yerçekimi dalgalarını tespit etmenin bir başka yolu, masif rezonatörlerin ışık ışınları lehine başarısızlığına dayanır. İlk 1962'de Sovyet Fizik Mikhail Hercerstein ve Vladislav Voshovo, iki yıl sonra ve Weber tarafından sunuldu. 1970'lerin başında, Kurum Araştırma Laboratuvarı'nın bir çalışanı Hughes uçağı. Robert ileri (geçmişte yüksek lisans öğrencisi, gelecekte çok ünlü bir bilim kurgu yazarı) ilk bu dedektörü oldukça iyi bir duyarlılıkla inşa etti. Aynı zamanda, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) Rainer Weiss Profesörü, optik yöntemler kullanarak yerçekimi dalgaların kaydedilmesinin olanaklarının çok derin bir teorik analizini yerine getirmiştir.

Bu yöntemler, cihazın analoglarının kullanımını, 125 yıl önce, fizikçi Albert Maykelson'un ışık hızının her yöne aynı şekilde aynı olduğunu kanıtladıklarını kanıtladı. Bu kurulumda, Michelson interferometresi, ışık demeti yarı saydam plakaya düşer ve plakadan aynı mesafede bulunan aynalardan yansıtan iki karşılıklı dikey kirişe ayrılır. Ardından, kirişler tekrar birleşir ve parazit deseni meydana gelir (ışık ve koyu şeritler ve çizgiler). Işık hızı yönüne bağlı ise, kurulumun tamamını çevirirken, bu resim olmazsa, daha önce olduğu gibi aynı kalmalıdır.

Yerçekimi dalgalarının parazit dedektörü de benzer şekilde çalışır. Geçen dalga boşluğu deforme eder ve interferometrenin her bir ommasının uzunluğunu değiştirir (ışığın ayırıcıdan aynaya geçtiği yollar), bir omuz germe ve başka bir şeyi sıkarak. Girişim görüntüsü değişiyor ve bu kayıt olabilir. Ancak kolay değildir: İnterferometrenin omuzlarının uzunluğundaki beklenen göreceli değişim 10 -20, ardından cihazın tablet boyutları (Michelson gibi) yaklaşık 10 genliğinin genliğine dönüşürse - 18 cm. Karşılaştırma için: Görünür ışık dalgaları 10 trilyon kez daha uzun! Omuzların uzunluğunu birkaç kilometreye çıkarabilirsiniz, ancak sorunlar hala kalacaktır. Lazer ışığı kaynağı hem güçlü hem de istikrarlı olmalıdır, aynalar ideal olarak düz ve ideal olarak yansıtıcıdır, ışığın yayıldığı borulardaki vakum, - mümkün olduğu kadar derin, tüm sistemin mekanik stabilizasyonu gerçekten mükemmel. Kısacası, girişim yerçekimi dalga dedektörü cihazın pahalı ve hacimlidir.

Bugün, bu türün en büyük kurulumu Amerikan Kompleksi Ligo'dur. (Işık İnterferometre Yerçekimi Dalgalar Gözlemevi). Biri ABD'nin Pasifik Kıyısı üzerinde bulunan iki gözlemcilikten oluşur, diğeri ise Meksika Körfezi'nden uzak değildir. Ölçümler, dört kilometrelik omuzlu üç interferometre (Washington eyaletinde iki, biri Louisiana'da) kullanılarak yapılır. Kurulum, duyarlılığını arttıran aynalı ışık sürücüleriyle donatılmıştır. "Kasım 2005'ten bu yana, interferometerimizin üçünün de normal modda çalıştığını," dedi Syracuse Üniversitesi Üniversitesi fiziğinde bir profesör Peter Silson, "popüler mekaniği" söyledi. - Supernovae'nin en güçlü patlamasıyla ve nötron yıldızlarının ve kara deliklerin birleşmesiyle ortaya çıkan, yüzlerce yüzlerce hertz ile yerçekimi dalgaları tespit etmeye çalışan diğer gözlemcilerle sürekli veri alışverişinde bulunuyoruz. Şimdi Hannover'a 25 km uzaklıktaki bir Alman interferometresi GEO 600 (omuz uzunluğu - 600 m) bulunmaktadır. 300 metrelik Japon Tama cihazı şu anda yükseltildi. PISA'nın çevresindeki üç kilometrelik Başak Dedektörü, 2007'nin başında genel çabaya bağlanacak ve 50 Hz'den daha az frekanslarda Ligo'yu geçebilir. Ulstraiojenik rezonatörlere sahip kurulumlar, duyarlılığı hala bizimkinden daha az olmasına rağmen, artan verimlilik ile hareket eder. "

Perspektifler

Yakın gelecekte yerçekimi dalgalarını algılaması bekleniyor? Bu "popüler mekanik" hakkında, Profesör Rainer Weiss'in deish: "Birkaç yıl içinde, Ligo kompleksi ligo kompleksinde daha güçlü lazerler ve daha gelişmiş dedektörler kurulacak, bu da hassasiyette 15 kat artışa yol açacak. Şimdi 10 -21 (100 Hz siparişi frekanslarında) ve modernizasyondan sonra 10 -22'yi aştıktan sonra. Modernize edilmiş kompleks, gelişmiş ligo, penetrasyon derinliğini 15 kez uzayda artıracaktır. Profesör MSU Vladimir Braginsky, çekimsel dalgaların çalışmasında öncülerden biri olan bu projeye aktif olarak katılmaktadır.

Bir sonraki on yılın ortasında, Lisa Space Interferometer'in lansmanı planlanmıştır ( Lazer interferometre uzay anteni) 5 milyon kilometrelik omuzların uzunluğunda, bu bir ortak proje NASA ve Avrupa Uzay Ajansıdır. Bu gözlemevin duyarlılığı, yer araçlarının olanaklarından yüzlerce kat daha yüksek olacaktır. Öncelikle, atmosferik ve sismik girişim nedeniyle dünyanın yüzeyine yakalanamayan düşük frekans (10 -4 -10 -1 -1 Hz) yerçekimi dalgası aramak amaçlanmıştır. Bu tür dalgalar, oldukça tipik kozmos sakinleri, çift yıldız sistemleri yayar. Lisa, sıradan yıldızların kara deliklerinin emiliminden kaynaklanan yerçekimi dalgalarını da kaydedebilir. Ancak, büyük bir patlama sonrası ilk anlardaki madde haliyle ilgili bilgileri taşıyan relic yerçekimi dalgalarını tespit etmek, büyük olasılıkla, daha gelişmiş alan araçları gerekecektir. Böyle bir kurulum Büyük patlama gözlemcisiŞimdi tartışılmaktadır, ancak 30-40 yıldan daha erken yaratılabilmesi ve çalıştırılabilmesi muhtemel değildir. "