Ko var dot gravitācijas viļņi. Jautājums par kvantu teorijas un gravitācijas teorijas apvienošanu ir viens no pamatjautājumiem par vienotas lauka teorijas izveidi

Ceturtdien, 11. februārī, starptautiskā projekta LIGO zinātniskā sadarbība zinātnieku grupa paziņoja, ka viņiem tas ir izdevies, un kura esamību Alberts Einšteins paredzēja vēl 1916. gadā. Pēc pētnieku domām, 2015. gada 14. septembrī viņi reģistrēja gravitācijas vilni, ko izraisīja divu melno caurumu sadursme ar Saules masas 29 un 36 reizes lielāku masu, pēc tam tie saplūda vienā lielā melnajā caurumā. Pēc viņu domām, tas notika it kā pirms 1,3 miljardiem gadu 410 Megaparseku attālumā no mūsu galaktikas.

Sīkāka informācija par gravitācijas viļņiah un vēsta vērienīgā LIGA.net atklāšana Bogdans Hnatiks, Ukraiņu zinātnieks, astrofiziķis, fizisko un matemātisko zinātņu doktors, Kijevas astronomijas observatorijas vadošais pētnieks nacionālā universitāte nosaukts Tarasa Ševčenko vārdā, kurš vadīja observatoriju no 2001. līdz 2004. gadam.

Teorija vienkārša valoda

Fizika pēta mijiedarbību starp ķermeņiem. Ir noskaidrots, ka starp ķermeņiem ir četri mijiedarbības veidi: elektromagnētiskā, spēcīgā un vāja kodola mijiedarbība un gravitācijas mijiedarbība, ko mēs visi jūtam. Gravitācijas mijiedarbības dēļ planētas griežas ap Sauli, ķermeņiem ir svars un tie nokrīt uz zemes. Cilvēks pastāvīgi saskaras ar gravitācijas mijiedarbību.

1916. gadā pirms 100 gadiem Alberts Einšteins izveidoja gravitācijas teoriju, kas uzlaboja Ņūtona gravitācijas teoriju, padarīja to matemātiski pareizu: tā sāka izpildīt visas fizikas prasības, sāka ņemt vērā faktu, ka gravitācija izplatās ļoti liels, bet ierobežots ātrums. Tas pamatoti ir viens no lielākajiem Einšteina sasniegumiem, jo \u200b\u200bviņš uzcēla gravitācijas teoriju, kas atbilst visām fizikas parādībām, kuras mēs šodien novērojam.

Šī teorija arī ieteica eksistenci gravitācijas viļņi... Šīs prognozes pamatā bija tas, ka gravitācijas viļņi pastāv gravitācijas mijiedarbības rezultātā, kas rodas divu masīvu ķermeņu apvienošanās dēļ.

Kas ir gravitācijas vilnis

Sarežģīta valoda tas ir telpas-laika metrikas uztraukums. "Pieņemsim, ka kosmosam ir zināma elastība un viļņi var tam izskriet. Tas ir tāpat kā tad, kad mēs iemetam oļu ūdenī un viļņi no tā izkliedējas," LIGA.net sacīja fizikas un matemātikas doktors.

Zinātniekiem izdevās eksperimentāli pierādīt, ka šāda svārstība notika Visumā un gravitācijas vilnis skrēja visos virzienos. "Astrofizikālā metode bija pirmā, kas fiksēja šādas katastrofālas evolūcijas parādību duālā sistēmakad divi objekti saplūst vienā, un šī saplūšana noved pie ļoti intensīvas gravitācijas enerģijas izdalīšanās, kas pēc tam izplatās telpā gravitācijas viļņu formā, "skaidroja zinātnieks.

Kā tas izskatās (foto - EPA)

Šie gravitācijas viļņi ir ļoti vāji, un, lai tie satricinātu telpas laiku, ir nepieciešama ļoti lielu un masīvu ķermeņu mijiedarbība, lai spriedze gravitācijas lauks bija liela paaudzes vietā. Bet, neraugoties uz viņu vājumu, novērotājs cauri noteikts laiks (vienāds ar attālumu līdz mijiedarbībai, dalīts ar signāla kustības ātrumu) reģistrēs šo gravitācijas vilni.

Dosim piemēru: ja Zeme nokristu uz Sauli, tad notiktu gravitācijas mijiedarbība: atbrīvotos gravitācijas enerģija, izveidotos gravitācijas sfēriski simetrisks vilnis un novērotājs to varētu reģistrēt. "Līdzīga, bet unikāla, no astrofizikas viedokļa, šeit notika parādība: sadūrās divi masīvi ķermeņi - divi melnie caurumi," atzīmēja Gnatiks.

Atpakaļ pie teorijas

Melnais caurums ir vēl viena Einšteina vispārējās relativitātes teorijas prognoze, kas paredz, ka ķermenis, kuram ir milzīga masa, bet šī masa ir koncentrēta mazā apjomā, var ievērojami izkropļot telpu ap sevi līdz tās aizvēršanai. Tas ir, tika pieņemts, ka, sasniedzot šī ķermeņa masas kritisko koncentrāciju - tādu, ka ķermeņa lielums būs mazāks par tā saukto gravitācijas rādiusu, tad ap šo ķermeni tiks slēgta telpa un tā topoloģija jābūt tādam, ka neviens signāls no tā netiks izplatīts ārpus ierobežotās telpas.

"Tas ir, melnā caurums, vienkāršiem vārdiem, tas ir masīvs objekts, kas ir tik smags, ka aizver sev apkārt laiku un laiku, "saka zinātnieks.

Un mēs, pēc viņa teiktā, varam nosūtīt uz šo objektu jebkādus signālus, bet viņš mums to nevar nosūtīt. Tas ir, neviens signāls nevar pārsniegt melno caurumu.

Melnais caurums dzīvo saskaņā ar parastajiem fiziskajiem likumiem, taču spēcīgas gravitācijas rezultātā neviens nav materiālais ķermenis, pat fotons nespēj iziet ārpus šīs kritiskās virsmas. Melnās caurumi veidojas parasto zvaigžņu evolūcijas laikā, kad centrālais kodols sabrūk un daļa zvaigznes matērijas, sabrūkot, pārvēršas par melno caurumu, un otra zvaigznes daļa tiek izstumta kā supernovas aploksne, pārvēršoties par ko sauc par Supernovas "zibspuldzi".

Kā mēs redzējām gravitācijas vilni

Sniegsim piemēru. Kad mums uz ūdens virsmas ir divi pludiņi un ūdens ir mierīgs, attālums starp tiem ir nemainīgs. Kad ierodas vilnis, tas izstumj šos pludiņus, un attālums starp pludiņiem mainīsies. Vilnis ir pagājis - un pludiņi atgriežas iepriekšējās pozīcijās, un attālums starp tiem tiek atjaunots.

Līdzīgi gravitācijas vilnis izplatās telpā-laikā: tas saspiež un izstiepj ķermeņus un priekšmetus, kas sastopas savā ceļā. "Kad objekts tiek sastapts pa viļņa ceļu, tas deformējas pa asīm, un pēc tā pārejas tas atgriežas iepriekšējā formā. Gravitācijas viļņa ietekmē visi ķermeņi tiek deformēti, taču šīs deformācijas ir ļoti nenozīmīgas. , "saka Gnatyk.

Kad vilnis pagāja, ko zinātnieki reģistrēja, ķermeņu relatīvais izmērs kosmosā mainījās par summu, kas ir 1 reizes 10, līdz mīnus 21. jauda. Piemēram, ja ņem metru lineālu, tad tas saruka par tādu daudzumu, kas bija tā lielums, reizināts ar 10 līdz mīnus 21. jaudai. Tā ir ļoti niecīga summa. Un problēma bija tā, ka zinātniekiem bija jāiemācās izmērīt šo attālumu. Parastās metodes deva precizitāti pakāpē no 1 līdz 10 līdz 9. miljona jaudai, taču šeit ir nepieciešama daudz lielāka precizitāte. Tam tika izveidotas tā sauktās gravitācijas antenas (gravitācijas viļņu detektori).

LIGO observatorija (foto - EPA)

Antena, kas reģistrēja gravitācijas viļņus, tiek uzbūvēta šādā veidā: ir divas caurules, apmēram 4 kilometru garas, kas atrodas burta "L" formā, bet ar vienādiem pleciem un taisnā leņķī. Kad gravitācijas vilnis nokļūst sistēmā, tas deformē antenas spārnus, bet atkarībā no tā orientācijas tas deformē vienu vairāk un otru mazāk. Un tad ir ceļa atšķirība, signāla traucējumu modelis mainās - parādās kopējā pozitīvā vai negatīvā amplitūda.

"Tas ir, gravitācijas viļņa pāreja ir līdzīga ūdens vilnim, kas iet starp diviem pludiņiem: ja mēs izmērītu attālumu starp tiem viļņa pārejas laikā un pēc tā, mēs redzētu, ka attālums mainīsies, un tad tas atkal kļuva tāds pats, "viņš teica Gnatiks.

Tas mēra arī relatīvās attāluma izmaiņas starp interferometra abiem spārniem, no kuriem katrs ir apmēram 4 kilometrus garš. Un tikai ļoti precīzas tehnoloģijas un sistēmas var izmērīt šādu gravitācijas viļņa radīto spārnu mikroskopisko pārvietojumu.

Visuma malā: no kurienes nāca vilnis

Zinātnieki ierakstīja signālu, izmantojot divus detektorus, kas atrodas Amerikas Savienotajās Valstīs divos štatos: Luiziānā un Vašingtonā apmēram 3 tūkstošu kilometru attālumā. Zinātnieki varēja novērtēt, no kurienes un no kāda attāluma šis signāls nāca. Aplēses liecina, ka signāls nāca no 410 Megaparseku attāluma. Megaparseks ir attālums, ko gaisma veic trīs miljonu gadu laikā.

Lai būtu vieglāk iedomāties: tuvākā aktīvā galaktika ar supermasīvo melno caurumu centrā ir Kentaurs A, kas atrodas četru Megaparseku attālumā no mūsējiem, savukārt Andromedas miglājs atrodas 0,7 Megaparseka attālumā. "Tas ir, attālums, no kura nāca gravitācijas viļņu signāls, ir tik liels, ka signāls devās uz Zemi apmēram 1,3 miljardus gadu. Tie ir kosmoloģiski attālumi, kas sasniedz aptuveni 10% no mūsu Visuma horizonta," sacīja zinātnieks.

Šādā attālumā kādā tālā galaktikā saplūda divi melnie caurumi. Šie caurumi, no vienas puses, bija salīdzinoši maza izmēra, un, no otras puses, liels spēks signāla amplitūdas norāda, ka tās bija ļoti smagas. Tika konstatēts, ka to masas bija attiecīgi 36 un 29 Saules masas. Saules masa, kā jūs zināt, ir vērtība, kas ir 2 reizes 10 līdz 30 kilograma jauda. Pēc apvienošanās šie divi ķermeņi apvienojās, un tagad viņu vietā ir izveidojusies viena melnā caurums, kura masa ir vienāda ar Saules masu 62 reizes. Tajā pašā laikā aptuveni trīs Saules masas izšļakstījās gravitācijas viļņu enerģijas veidā.

Kas un kad izdarīja atklājumu

Starptautiskā LIGO projekta zinātniekiem izdevās noteikt gravitācijas vilni 2015. gada 14. septembrī. LIGO (Lāzera interferometrijas gravitācijas observatorija) ir starptautisks projekts, kurā piedalās vairākas valstis, kuras ir devušas zināmu finansiālu un zinātnisku ieguldījumu, it īpaši ASV, Itālija, Japāna, kuras ir vadošās šī pētījuma jomā.

Profesori Rainers Veiss un Kips Torne (foto - EPA)

Tika ierakstīts šāds attēls: gravitācijas detektora spārnu nobīde notika gravitācijas viļņa reālas pārejas rezultātā caur mūsu planētu un caur šo instalāciju. Tad par to netika ziņots, jo signāls bija jāapstrādā, "jātīra", jāatrod tā amplitūda un jāpārbauda. to standarta procedūra: no faktiskās atvēršanas līdz paziņošanai par atvēršanu - argumentēta paziņojuma izdošana prasa vairākus mēnešus. "Neviens nevēlas sabojāt savu reputāciju. Tie visi ir slepeni dati, pirms kuru publicēšanas neviens par viņiem nezināja, bija tikai baumas," sacīja Hnatika.

Stāsts

Gravitācijas viļņi tiek pētīti kopš pagājušā gadsimta 70. gadiem. Šajā laikā ir izveidoti vairāki detektori un veikti vairāki fundamentāli pētījumi. 80. gados amerikāņu zinātnieks Džozefs Vēbers uzbūvēja pirmo gravitācijas antenu alumīnija cilindra veidā, kura izmērs bija aptuveni vairāki metri, un tā bija aprīkota ar pjezo sensoriem, kuriem vajadzēja ierakstīt gravitācijas viļņa pāreju.

Šīs ierīces jutīgums bija miljons reižu sliktāks nekā mūsdienu detektori. Un, protams, tad viņš īsti nevarēja salabot vilni, lai arī Vēbers teica, ka viņš to izdarīja: prese par to rakstīja un notika "gravitācijas bums" - pasaule nekavējoties sāka veidot gravitācijas antenas. Vēbers mudināja citus zinātniekus pētīt gravitācijas viļņus un turpināt eksperimentus ar šo parādību, pateicoties kuriem miljoniem reižu bija iespējams paaugstināt detektoru jutīgumu.

Tomēr pati gravitācijas viļņu parādība tika reģistrēta pagājušajā gadsimtā, kad zinātnieki atklāja dubultu pulsāru. Tas netieši reģistrēja faktu, ka pastāv gravitācijas viļņi, ko pierāda astronomiskie novērojumi. Pulsāru atklāja Rasels Hulss un Džozefs Teilors 1974. gadā, novērojot Arecibo observatorijas radioteleskopu. Zinātnieki ir apbalvoti Nobela prēmija 1993. gadā "par jauna veida pulsāra atklāšanu, kas deva jaunas iespējas gravitācijas izpētē".

Pētījumi pasaulē un Ukrainā

Itālijā līdzīgs projekts ar nosaukumu Jaunava ir tuvu noslēgumam. Arī Japāna pēc gada plāno palaist līdzīgu detektoru, arī Indija gatavo šādu eksperimentu. Tas ir, daudzviet pasaulē ir līdzīgi detektori, taču tie vēl nav sasnieguši šo jutības režīmu, lai mēs varētu runāt par gravitācijas viļņu fiksēšanu.

"Oficiāli Ukraina nav LIGO locekle, kā arī nepiedalās Itālijas un Japānas projektos. Starp šādām fundamentālām jomām Ukraina tagad piedalās LHC projektā (LHC - Large Hadron Collider) un CERN" (mēs oficiāli kļūt par biedru tikai pēc ieejas maksas samaksas) ", - LIGA.net pastāstīja fizisko un matemātisko zinātņu doktors Bogdans Gnatiks.

Pēc viņa teiktā, kopš 2015. gada Ukraina ir pilntiesīga dalībniece starptautiskajā sadarbībā CTA (MChT - Cherenkov Telescope Array), kas veido modernu multi TeVgamma diapazons (ar fotonu enerģiju līdz 1014 eV). "Galvenie šādu fotonu avoti ir tieši supermasīvo melno caurumu apkārtnes, kuru gravitācijas starojumu vispirms reģistrēja lIGO detektors... Tāpēc jaunu logu atvēršana astronomijā - gravitācijas vilnis un multi TeVelektromagnētiskais lauks mums sola daudz vairāk atklājumu nākotnē, "piebilst zinātnieks.

Kas notiks tālāk un kā jaunās zināšanas palīdzēs cilvēkiem? Zinātnieki nepiekrīt. Daži saka, ka tas ir tikai vēl viens solis Visuma mehānismu izpratnē. Citi to uzskata par pirmajiem soļiem ceļā uz jaunām tehnoloģijām, lai pārvietotos laikā un telpā. Vienā vai otrā veidā - šis atklājums vēlreiz pierādīja, cik maz mēs saprotam un cik daudz vēl jāmācās.

Pirmo reizi zinātnieku grupa no 16 valstīm saņēma pierādījumus par gravitācijas viļņu esamību praksē. Tajā viņiem palīdzēja divi melnie caurumi, kas apvienojās vienā pirms 1,3 miljardiem gadu. Šajā procesā notika tāds enerģijas uzliesmojums, kas lika Zemei drebēt kā želejai. Fontanka mēģināja saprast iesniegtos pierādījumus.

Avots: LIGO

"Mēs esam atklājuši gravitācijas vilni," preses konferencē Vašingtonā sacīja LIGO lāzera interferometriskās gravitācijas viļņu observatorijas izpilddirektors Deivids Reits. Viņa vārdi izraisīja aplausu vētru. Tomēr ne tik bieži fundamentālā zinātne patīk ar universāla mēroga atklājumiem.

Pētījumi patiešām pārsniedz planētu. Svārstību avots, kuru zinātniekiem izdevās atrast, atrodas kaut kur zvaigžņotas debess dienvidu daļā. Vilnis nāca no Magelāna mākoņu virziena, kas ir satelīta galaktikas Piena ceļš... Iespējamā avota atrašanās vieta ar dažādu varbūtību ir atzīmēta zemāk esošajā kartē.

Zinātnieki uzskata, ka apmēram pirms 1,3 miljardiem gadu tur notika fantastiski notikumi, kad divi melnie caurumi krita viens otra ietekmē un sāka saplūst. Atgādināsim, ka “melnie caurumi” ir parasts kosmisko objektu nosaukums, kas piesaista visu tuvumā esošo. Pievilcības spēks ir tik liels, ka pat gaisma nevar iziet ārpus tiem. Tāpēc fonā spožas zvaigznes un to izgaismotie objekti "melnie caurumi" izskatās pilnīgi tumši.

Un tagad divus šādus objektus sāka piesaistīt viens otram, pārvietojoties pa gliemežu. Tādējādi viņi radīja traucējumus gravitācijas laukā, un gravitācijas viļņi sāka atšķirties no viņu kustības. Process beidzās loģiski: apvienojoties vienā kosmosa objektā. Vizuāli tas ir līdzīgs šūnu dalīšanai, kas visiem ir pazīstama no bioloģijas mācību grāmatas, kas darbojas pretējā virzienā.

LIGO pētnieki atzīmē kritiskais brīdis milisekundi pirms divu "melno caurumu" galīgās saplūšanas vienā, kad notika enerģijas izdalīšanās, kas 50 reizes pārsniedz Visuma zvaigžņu enerģiju.

Avots: LIGO

Sava veida "devītais vilnis" gāja cauri Visumam un sasniedza Zemi. Vilnis skāra planētu un ietekmēja tās gravitācijas lauku. Skaidrības labad zinātnieki paskaidroja, ka efekts bija līdzīgs tam, kas notiktu, ja jūs kaut ko iebāztu želejā un tas sāk drebēt. Tomēr šādi satricinājumi planētai nav bīstami, un tos nav reģistrējis nekas cits kā tikai virsjutīgas ierīces. Tajā pašā laikā LIGO līdzdibinātājs Rainers Veiss skaidri parādīja, kā tieši vilnis pārvietojas pa gravitācijas lauku.

Līdz brīdim, kad vilnis sasniedza Zemi, jau ceturtdaļgadsimtu notika eksperimentāli pētījumi, meklējot gravitācijas viļņus. Jāsaka, ka gravitācijas viļņu pastāvēšanas teorētiskā iespēja ir minēta vairākās teorijās. Piemēram, saskaņā ar Einšteina vispārējo relativitātes teoriju gravitācijas viļņa izplatīšanās ātrums ir vienāds ar gaismas ātrumu lineārā tuvinājumā.

Tomēr nebija iespējams eksperimentāli noraidīt vai apstiprināt nevienu no teorijām, jo \u200b\u200bgravitācijas viļņu ir ļoti grūti noteikt. Lai saprastu šādas parādības mērogu, jāzina, ka Saules sistēmā visspēcīgākie gravitācijas viļņu avoti patiesībā ir saule un Jupiters. Un šo viļņu jauda ir niecīga, salīdzinot ar šo ķermeņu kinētisko enerģiju - 5 kilovatus.

Tomēr 2015. gada 14. septembrī divām gravitācijas viļņu observatorijām ASV izdevās uzreiz ierakstīt svārstības, kuras zinātnieki vēlāk identificēja kā gravitācijas viļņus. Sākumā svārstības tika reģistrētas Hanfordas pilsētā Vašingtonā un pēc 7 milisekundēm Livingstonā, Luiziānā. Visu datu atkārtota pārbaude ilga apmēram pusgadu. Pēc tam zinātnieki varēja pateikt, kā viņiem izdevās panākt gravitācijas vilni.

Mērījumiem tika izmantots lāzera interferometrs. Tās darba būtība ir sadalīt lāzera staru divās daļās, kas atšķiras pēc intensitātes. Pēc tam katrs no tiem nonāk pie spoguļa, kur tas tiek atspoguļots un atgriezts sistēmā, un no turienes tas tiek novirzīts uz īpašu fotodetektoru. Sistēmas princips ir parādīts zemāk esošajā video.

Avots: LIGO

Spoguļi atrodas ievērojamā attālumā no lāzera un ir izolēti no svešām vibrācijām. Kad gravitācijas vilnis iet cauri Zemei, tā forma mainās, līdz ar to arī spoguļu attālums no starojuma avota. Tā rezultātā, pēc lāzera staru atstarošanas no spoguļa, staram ir vajadzīgs lielāks vai mazāks attālums, lai sasniegtu fotodetektoru. Mikroskopiskā atšķirība lāzera triecienā uz fotodetektora ir tieši gravitācijas viļņa noteikšanas metode.

Lielākas skaidrības labad zinātnieki ir noteikuši gravitācijas viļņa amplitūdas krāsu. LIGO pārstāve Gabriela Gonzalesa Luiziānas universitātē arī teica, ka gravitācijas vilnis ir diapazonā, kuru cilvēka auss var uztvert. “Mēs burtiski varam dzirdēt gravitācijas vilni, mēs varam dzirdēt Visumu. Tomēr šis vilnis ir tik īss, ka mēs dzirdēsim tikai skaņu, kas izskatās kā "iespļaut!" - paskaidroja Gonsaless.

Fontanka lasītāji tiek aicināti dzirdēt arī gravitācijas vilni, kas parādījās apmēram pirms 1,3 miljardiem gadu divu "melno caurumu" savienošanās rezultātā tālā galaktikā.

"Ne tik sen ilgtermiņa eksperimentu sērija par tiešu gravitācijas viļņu novērošanu izraisīja lielu interesi zinātnieku aprindās," raksta eksperts teorētiskā fizika Mičio Kaku Einšteina kosmosā 2004. gadā. - Projekts LIGO ("Lāzera interferometrs gravitācijas viļņu novērošanai") var būt pirmais, kura laikā būs iespējams "redzēt" gravitācijas viļņus, visticamāk, no divu melno caurumu sadursmes dziļā kosmosā. LIGO ir fiziķa sapņa piepildījums, pirmā instalācija ar pietiekamu jaudu gravitācijas viļņu mērīšanai. "

Kaku pareģojums piepildījās: ceturtdien starptautisko zinātnieku grupa no LIGO observatorijas paziņoja par gravitācijas viļņu atklāšanu.

Gravitācijas viļņi ir laiktelpas vibrācijas, kas "aizbēg" no masīviem objektiem (piemēram, melnajiem caurumiem), kas pārvietojas ar paātrinājumu. Citiem vārdiem sakot, gravitācijas viļņi ir izplatīšanās laiks-laiks, absolūtā tukšuma ceļojošā deformācija.

Melnā caurums ir laiktelpas reģions, kura gravitācijas pievilcība ir tik liela, ka pat gaismas ātrumā kustīgi objekti (ieskaitot pašu gaismu) nevar to atstāt. Robeža, kas atdala melno caurumu no pārējās pasaules, tiek saukta par notikumu horizontu: viss, kas notiek notikuma horizonta iekšienē, tiek paslēpts no ārēja novērotāja acīm.

Erina Raiena Kino momentuzņēmums, ko dalīja Erina Raiena.

Zinātnieki gravitācijas viļņus sāka uztvert pirms pusgadsimta: tieši tad amerikāņu fiziķis Džozefs Vēbers sāka interesēties par Einšteina vispārējo relativitātes teoriju (GTR), paņēma sabatu un sāka pētīt gravitācijas viļņus. Vēbers izgudroja pirmo ierīci gravitācijas viļņu noteikšanai un drīz apgalvoja, ka ir ierakstījis "gravitācijas viļņu skaņu". Tomēr zinātnieku aprindas ir noraidījušas viņa vēstījumu.

Tomēr tieši pateicoties Džozefam Vēberam daudzi zinātnieki kļuva par “viļņu medniekiem”. Mūsdienās Vēbers tiek uzskatīts par gravitācijas viļņu astronomijas zinātniskā virziena tēvu.

"Šis ir sākums jaunai gravitācijas astronomijas laikmetam"

LIGO observatorija, kurā zinātnieki ir reģistrējuši gravitācijas viļņus, sastāv no trim lāzera instalācijām Amerikas Savienotajās Valstīs: divas atrodas Vašingtonas štatā un viena Luiziānā. Lūk, kā Mišio Kaku raksturo lāzera detektoru darbu: “Lāzera stars tiek sadalīts divos atsevišķos staros, kas pēc tam iet perpendikulāri viens otram. Tad, atstarojušies no spoguļa, viņi atkal pievienojas. Ja gravitācijas vilnis iet caur interferometru (mērierīci), ceļa garums ir divi lāzera stari būs sašutuši, un tas tiks atspoguļots viņu iejaukšanās attēlā. Lai pārliecinātos, vai signāls ir ierakstīts lāzera mašīnadetektori ir jāievieto dažādi punkti Zeme.

Tikai milzu gravitācijas viļņa ietekmē, kas ir daudz lielāks nekā mūsu planēta, visi detektori darbosies vienlaicīgi. "

Tagad LIGO sadarbība ir atklājusi gravitācijas starojumu, ko izraisa melno caurumu binārās sistēmas apvienošana ar 36 un 29 masām saules masas objektā, kas sver 62 saules masas. "Šis ir pirmais tiešais (ir ļoti svarīgi, lai tas būtu tiešs!) Gravitācijas viļņu darbības mērījums," Gazeta Zinātnes departamenta korespondentam komentēja Maskavas Valsts universitātes Fizikas katedras profesors Sergejs Vjačtaņins. Ru. - Tas ir, tika saņemts signāls no astrofiziskas katastrofas par divu melno caurumu apvienošanos. Un šis signāls ir identificēts - tas ir arī ļoti svarīgi! Ir skaidrs, ka tas ir no diviem melnajiem caurumiem. Un tas ir sākums jauna ēra gravitācijas astronomija, kas ļaus iegūt informāciju par Visumu ne tikai ar optisko, rentgena, elektromagnētisko un neitrīno avotu palīdzību, bet arī caur gravitācijas viļņiem.

Mēs varam teikt, ka 90 procenti melno caurumu vairs nav hipotētiski objekti. Zināmas šaubas paliek, bet tomēr uztvertais signāls ļoti labi atbilst tam, ko saskaņā ar vispārējo relativitātes teoriju prognozē neskaitāmas divu melno caurumu apvienošanās simulācijas.

Tas ir spēcīgs arguments, ka pastāv melnie caurumi. Šim signālam pagaidām nav cita skaidrojuma. Tāpēc tiek pieņemts, ka pastāv melnie caurumi. "

"Einšteins būtu ļoti laimīgs"

Gravitācijas viļņus viņa vispārējās relativitātes teorijas ietvaros paredzēja Alberts Einšteins (kurš, starp citu, skeptiski vērtēja melno caurumu esamību). Vispārējā relativitātes trīs telpiskajām dimensijām tiek pievienots laiks, un pasaule kļūst četrdimensionāla. Saskaņā ar teoriju, kas visu fiziku apgrieza kājām gaisā, gravitācija ir telpas laika izliekuma sekas masas ietekmē.

Einšteins pierādīja, ka jebkura matērija, kas pārvietojas ar paātrinājumu, rada telpas-laika perturbāciju - gravitācijas vilni. Šis traucējums ir lielāks, jo lielāks ir objekta paātrinājums un masa.

Gravitācijas spēku vājuma dēļ salīdzinājumā ar citām fundamentālām mijiedarbībām šiem viļņiem vajadzētu būt ļoti mazam, ko ir grūti noteikt.

Izskaidrojot vispārējo relativitāti humanitārajām zinātnēm, fiziķi bieži viņiem liek iedomāties izstieptu gumijas lapu, uz kuras tiek nomestas masīvas bumbiņas. Bumbas izspiež cauri gumijai, un izstieptā loksne (kas apzīmē telpas laiku) deformējas. Saskaņā ar vispārējo relativitāti, Visums ir gumija, uz kuras katra planēta, katra zvaigzne un galaktika atstāj iespiedumus. Mūsu Zeme riņķo ap Sauli kā maza bumba, kas iestatīta, lai ripotu ap piltuves konusu, kas izveidojies, kā rezultātā smagā bumba "piespieda" telpas laiku.

IESNIEGŠANA / Reuters

Smagā bumba ir saule

Visticamāk, ka gravitācijas viļņu atklāšana, kas ir galvenais Einšteina teorijas apstiprinājums, pretendē uz Nobela prēmiju fizikā. "Einšteins būtu ļoti priecīgs," teica Gabriella Gonzalez, LIGO sadarbības pārstāve.

Pēc zinātnieku domām, ir pāragri runāt par atklājuma praktisko pielietojamību. "Lai gan Heinrihs Hercs (vācu fiziķis, kurš pierādīja elektromagnētisko viļņu esamību. -" Gazeta.Ru ") varēja domāt, ka mobilais telefons? Nē! Mēs tagad neko nevaram iedomāties, ”sacīja Valērijs Mitrofanovs, Maskavas Valsts universitātes Fizikas katedras profesors. M.V. Lomonosovs. - Mani vada filma "Starpzvaigžņu". Viņu kritizē, jā, bet pat mežonīgs cilvēks varētu iedomāties lidojošu paklāju. Un lidojošais paklājs pārvērtās par lidmašīnu, tas arī viss. Un šeit jums ir jāiedomājas kaut kas ļoti sarežģīts. Filmā "Starpzvaigžņu" viens no momentiem ir saistīts ar faktu, ka cilvēks var ceļot no vienas pasaules uz otru. Ja tā, vai jūs uzskatāt, ka cilvēks var ceļot no vienas pasaules uz otru, ka Visumu var būt daudz - jebkas? Es nevaru atbildēt nē. Jo fiziķis nevar atbildēt uz šādu jautājumu "nē"! Tikai tad, ja tas ir pretrunā ar dažiem saglabāšanas likumiem! Ir iespējas, kas nav pretrunā ar zināmiem fiziskajiem likumiem. Tas nozīmē, ka var būt ceļojumi pa pasaulēm! "

Ko mums nozīmē gravitācijas viļņu noteikšana?

Es domāju, ka visi jau zina, ka pirms pāris dienām zinātnieki vispirms paziņoja par gravitācijas viļņu atklāšanu. Par to bija daudz ziņu, televīzijā, ziņu vietnēs un vispār visur. Tomēr tajā pašā laikā nevienam nebija grūti izskaidrot pieejama valoda, kas mums praktiski sniedz šo atklājumu.

Faktiski viss ir vienkārši, vienkārši izdariet līdzību ar zemūdeni:

Avots:

Zemūdeņu atklāšana ir pirmais un galvenais uzdevums cīņā pret tām. Tāpat kā jebkurš objekts, arī laiva ietekmē to vide... Citiem vārdiem sakot, laivai ir savi fiziskie lauki. Labāk zināmie zemūdenes fizikālie lauki ietver hidroakustisko, magnētisko, hidrodinamisko, elektrisko, zemfrekvences elektromagnētisko, kā arī termisko, optisko. Laivu fizisko lauku atdalīšana uz okeāna (jūras) lauku fona ir galvenās noteikšanas metodes.
Zemūdens noteikšanas metodes ir sadalītas pēc fizisko lauku veida: akustiskā, magnetometriskā, radara, gāzes, termiskā utt.

Ar kosmosu tie paši atkritumi. Mēs skatāmies uz zvaigznēm caur teleskopiem, fotografējam Marsu, uztveram starojumu un parasti visiem cenšamies iepazīt debesis pieejamos veidus... Un tagad, kad šie viļņi ir reģistrēti, ir pievienots vēl viens mācību veids - gravitācijas. Pamatojoties uz šīm vibrācijām, mēs varēsim izpētīt telpu.

Tas ir, kā zemūdene pagāja jūras telpā un atstāja "taku", pēc kuras to varēja aprēķināt, tāpat debess ķermeņi, tagad var izpētīt no cita leņķa, lai iegūtu pilnīgāku priekšstatu. Nākotnē mēs varēsim redzēt, kā gravitācijas viļņi lokās ap dažādiem gaismas ķermeņiem, galaktikām, planētām, mēs vēl labāk iemācīsimies aprēķināt objektu kosmiskās trajektorijas (vai varbūt pat iepriekš atpazīsim un paredzēsim meteorītu tuvošanos), mēs redzēt viļņu uzvedību īpašie nosacījumi, labi, tādas lietas.

Ko tas dos?

Pagaidām nav skaidrs. Bet laika gaitā aprīkojums kļūs precīzāks un jutīgāks, un būs daudz materiālu par gravitācijas viļņiem. Balstoties uz šiem materiāliem, zinātkārie prāti sāks atrast visdažādākās anomālijas, mīklas un modeļus. Šie modeļi un anomālijas savukārt kalpos vai nu kā vecu teoriju atspēkojums, vai apstiprinājums. Papildu matemātiskās formulas, interesantas hipotēzes (britu zinātnieki ir atklājuši, ka baloži atrod ceļu mājās, vadoties no gravitācijas viļņiem!) un daudz kas līdzīgs. Tabloīdi noteikti uzsāks kaut kādu mītu, piemēram, "Gravitācijas cunami", kas reiz pienāks, aptvers mūsu Saules sistēmu, un visas dzīvās lietas nāks ar kidyku. Un Vanga ievilksies vairāk. Īsāk sakot, tas būs jautri:]

Un kāds ir rezultāts?

Rezultātā mēs iegūsim pilnīgāku zinātnes jomu, kas spēs sniegt precīzāku un plašāku priekšstatu par mūsu pasauli. Un, ja jums ir paveicies, un zinātnieki saskaras ar kādu apbrīnojamu efektu ... (Piemēram, ja divi gravitācijas viļņi pilnmēnesī "ietriecas" savā starpā noteiktā leņķī ar pareizu ātrumu, rodas lokāls antigravitācijas fokuss, oh- pa!) ... tad mēs varam cerēt uz nopietnu zinātnes progresu.

2016. gada 11. februārī starptautiska zinātnieku grupa, tostarp no Krievijas, preses konferencē Vašingtonā paziņoja par atklājumu, kas agrāk vai vēlāk mainīs civilizācijas attīstību. Praksē bija iespējams pierādīt gravitācijas viļņus vai telpas-laika viļņus. Viņu pastāvēšanu pirms 100 gadiem pareģoja Alberts Einšteins savā rakstā.

Neviens nešaubās, ka šim atradumam tiks piešķirta Nobela prēmija. Zinātnieki par to nesteidzas runāt praktisks pielietojums... Bet viņi atgādina, ka vēl nesen cilvēce nezināja, ko tieši darīt ar elektromagnētiskajiem viļņiem, kas galu galā noveda pie reālas zinātniskas un tehnoloģiskas revolūcijas.

Kas ir gravitācijas viļņi vienkāršā izteiksmē

Smagums un smagums ir viens un tas pats. Gravitācijas viļņi ir viens no OTS risinājumiem. Viņiem jāizkliedējas ar gaismas ātrumu. To izstaro jebkurš ķermenis, kas pārvietojas ar mainīgu paātrinājumu.

Piemēram, tas rotē orbītā ar mainīgu paātrinājumu, kas vērsts uz zvaigzni. Un šis paātrinājums pastāvīgi mainās. Saules sistēma gravitācijas viļņos izstaro vairāku kilovatu lielu enerģiju. Tas ir nenozīmīgs skaitlis salīdzinājumā ar 3 vecajiem krāsu televizoriem.

Cita lieta ir divi pulsāri, kas rotē ap otru ( neitronu zvaigznes). Viņi griežas ļoti tuvās orbītās. Šādu "pāri" atklāja astrofiziķi un tas tika novērots ilgu laiku... Objekti bija gatavi krist viens uz otru, kas netieši norādīja, ka pulsāri izstaro telpas-laika viļņus, tas ir, enerģiju savā laukā.

Smagums ir smaguma spēks. Mūs velk uz zemi. Un gravitācijas viļņa būtība ir izmaiņas šajā jomā, kas ir ārkārtīgi vāja, kad runa ir par mums. Piemēram, ņemsim ūdens līmeni rezervuārā. Gravitācijas lauka stiprums ir gravitācijas paātrinājums noteiktā punktā. Caur mūsu ūdenskrātuvi iet vilnis, un pēkšņi brīvā kritiena paātrinājums diezgan nedaudz mainās.

Šādi eksperimenti sākās pagājušā gadsimta 60. gados. Tajā laikā viņi domāja šādi: milzīgs alumīnija cilindrs tika piekārts, atdzesēts, lai izvairītos no iekšējām termiskām vibrācijām. Un viņi gaidīja, kad vilnis no sadursmes, piemēram, ar divām masīvām melnajām caurumiem, pēkšņi sasniegs mūs. Pētnieki bija entuziasma pilni un sacīja, ka gravitācijas vilnis var ietekmēt visu pasauli kosmosā... Planēta sāks svārstīties, un šos seismiskos viļņus (saspiešanu, bīdes un virsmu) var izpētīt.

Svarīgs raksts par ierīci vienkāršā izteiksmē un par to, kā amerikāņi un LIGO nozaga padomju zinātnieku ideju un uzbūvēja introferometrus, kas ļāva izdarīt atklājumu. Par to neviens nerunā, visi klusē!

Starp citu, gravitācijas starojums ir interesantāks no reliktā starojuma viedokļa, ko viņi mēģina atrast, mainot elektromagnētiskā starojuma spektru. Relikvija un elektromagnētiskā radiācija parādījās 700 tūkstošus gadu pēc Lielā sprādziena, pēc tam Visuma paplašināšanās procesā, kas piepildīts ar karstu gāzi ar ceļojošiem triecienviļņiem, kas vēlāk pārvērtās par galaktikām. Šajā gadījumā, protams, vajadzēja izstarot gigantisku, prātam neaptveramu laiku-laika viļņu daudzumu, kas ietekmēja relikvijas starojuma viļņa garumu, kas tajā laikā vēl bija optisks. Vietējais astrofiziķis Sazhin raksta un regulāri publicē rakstus par šo tēmu.

Nepareizi interpretējot gravitācijas viļņu atklāšanu

“Spogulis karājas, uz to iedarbojas gravitācijas vilnis, un tas sāk vibrēt. Un pat mazākās svārstības, kuru amplitūda ir mazāka par atoma kodola lielumu, instrumenti pamana ”- šāda nepareiza interpretācija, piemēram, tiek izmantota Vikipēdijas rakstā. Neesiet slinki, atrodiet padomju zinātnieku rakstu no 1962. gada.

Pirmkārt, spogulim jābūt masīvam, lai sajustu viļņošanos. Otrkārt, tas ir jāatdzesē līdz gandrīz absolūtai nullei (Kelvins), lai izvairītos no dabiskām termiskām vibrācijām. Visticamāk, ne tikai 21. gadsimtā, bet kopumā to nekad nebūs iespējams atrast elementārā daļiņa - gravitācijas viļņu nesējs: