Откривме гравитациони бранови и што следно?

Откривме гравитациони бранови и што следно?

Сега живееме во универзумот исполнет со гравитациони бранови.

Пред историската изјава во средата наутро од состанокот на Националната научна фондација (НСФ) во Вашингтон, постоеја само гласини дека опсерваторијата за ласерски интерферометриски гравитациски бран (LIGO) отвори клучна компонента на Општата теорија на релативноста на Алберт Ајнштајн, но сега знаеме дека реалноста е подлабока отколку што мислевме.

Со неверојатна јасност, LIGO може "да го слушне" моментот пред спојувањето на бинарниот систем црни дупки (две црни дупки ротираат еден околу друг) во една целина, создавајќи таков јасен сигнал за гравитациски бран во согласност со теоретскиот модел што потребна дискусија. LIGO беше сведок на "повторното раѓање" на моќна црна дупка што се случи пред околу 1,3 милијарди години.

Гравитационите бранови отсекогаш биле и секогаш ќе бидат, минувајќи низ нашата планета (всушност, минувајќи низ нас), но само сега знаеме како да ги пронајдеме. Сега ги отворивме очите кон различни космички сигнали, вибрации предизвикани од познати енергетски настани, и сведоци сме на раѓањето на сосема ново поле на астрономијата.

Звукот на две спојувања на црни дупки:

"Сега можеме да го слушнеме Универзумот", рече Габриела Гонзалез, физичар и претставник на Лиго, за време на триумфалниот состанок во четвртокот. "Ова откритие го означи почетокот на една нова ера: полето на гравитационата астрономија сега е реалност".

Нашето место во Универзумот многу се менува и ова откритие може да биде фундаментално, како што се откривањето на радио бранови и разбирањето дека Универзумот се шири.

Теоријата на релативноста станува поразумна

Обидите да се објаснат какви се гравитационите бранови и зошто тие се толку важни, колку што е комплексен како равенките што ги опишуваат, но нивното откривање не само ја зајакнува Ајнштајновата теорија за природата на просторот-време, сега имаме алатка за да го доживееме дел од Вселената што беше невидливо нас Сега можеме да ги проучуваме космичките бранови создадени од најенергичните настани што се случуваат во вселената и, можеби, да користат гравитациони бранови за нови физички откритија и да истражуваат нови астрономски појави.

"Сега мораме да докажеме дека технологијата оди подалеку од откривањето на гравитационите бранови, бидејќи отвора многу можности", рече Луис Лехнер од Институтот за теоретска физика во Онтарио, во интервјуто по изјавата од четвртокот.

Истражувањето на Ленер се фокусира на густи предмети (како што се црни дупки) кои создаваат моќни гравитациони бранови. Иако не е поврзан со соработката на Лиго, Лехнер брзо ја сфати важноста на ова историско откритие. "Нема подобри сигнали", рече тој.

Откривме гравитациони бранови и што следно?

Откритието се темели на три начини, тој причини. Прво, сега знаеме дека гравитационите бранови постојат и знаеме како да ги детектираме. Второ, сигналот откриен од станиците LIGO на 14 септември 2015 година е силен показател за постоење на бинарен систем на црни дупки, а секоја црна дупка тежи неколку десетици сончеви маси. Сигналот е токму она што очекувавме да го видиме како резултат на хард фузијата на две црни дупки, еден тежи 29 пати од Сонцето, а другиот 36 пати. Трето, а можеби и најважно, "можноста за испраќање во црна дупка" е дефинитивно најсилниот доказ за постоењето на црни дупки.

Космичка интуиција

Овој настан беше проследен со среќа, како и многу други научни откритија. LIGO е најголемиот проект финансиран од Националната фондација за наука, која започна на почетокот во 2002 година. Се покажа дека по долгогодишно барање на неостварлив сигнал за гравитациони бранови, ЛИГО не е доволно чувствителен и во 2010 година опсерваториите се замрзнаа, додека меѓународната соработка работи на зголемување на нивната чувствителност. Пет години подоцна, во септември 2015 година, се роди "подобрениот Лиго".

Во тоа време, Кип Торн, коосновач на ЛИГО и тешка категорија во теоретската физика, беше уверен во успехот на Лиго, велејќи им на БиБиСи: "Ние сме тука. Го погодивме теренот голема игра. И сосема е јасно дека ќе го укинеме превезот на тајност ". И тој беше во право, неколку дена по реконструкцијата, пренапони на гравитациони бранови валани низ нашата планета, а Лиго беше доволно чувствителен за да ги открие.

Овие фузија на црна дупка не се сметаат за ништо посебно; според груби проценки, таквите настани се случуваат на секои 15 минути некаде во Универзумот. Но токму ова спојување се случи на вистинското место (на растојание од 1,3 милијарди светлосни години) во вистинско време (пред 1,3 милијарди години) што ќе бидат заробени од опсерваториите на Лиго. Тоа беше чист сигнал од универзумот, а Ајнштајн го предвиде, а неговите гравитациони бранови се покажаа како вистински, опишувајќи космички настан, 50 пати помоќен од моќта на сите ѕвезди во универзумот комбиниран. Оваа огромна експлозија на гравитациони бранови беше забележана од LIGO како високо-фреквентен сигнал со линеарна модулација на фреквенција, додека црни дупки, движејќи се во спирала, се споија во една. За да се потврди ширењето на гравитациони бранови, LIGO се состои од две станици за набљудување, еден во Луизијана, а другиот во Вашингтон. За да се елиминираат лажните позитиви, сигналот на гравитацискиот бран треба да се открие на двете станици. 14 септември, резултатот е најпрво добиен во Луизијана, и по 7 милисекунди во Вашингтон. Сигналите се совпаднаа, а со помош на триангулација, физичарите успеаа да откријат дека потекнуваат од небесниот простор на Јужната хемисфера.

Гравитациски бранови: како можат да бидат корисни?

Значи, имаме потврда за сигналот за фузија на црна дупка, и што? Ова е историско откритие, што е сосема разбирливо - пред 100 години, Ајнштајн не може ниту да сонува да ги пронајде овие бранови, но сепак се случи.

Општата теорија на релативноста беше една од најдлабоките научни и филозофски перцепции на 20 век и претставува основа за најинтелигентното истражување во реалноста. Во астрономијата, апликациите на општата релативност се јасни: од гравитационата леќа до мерењето на проширувањето на Универзумот. Но практичната примена на теориите на Ајнштајн воопшто не е јасна, но најсовремените технологии користат лекции од теоријата на релативноста во некои работи кои се сметаат за едноставни. На пример, земете глобални навигациски сателити, тие нема да бидат доволно точни ако не применувате едноставно прилагодување на временската дилатација (предвидено од теоријата на релативноста).

Јасно е дека општата релативност има апликации во реалниот свет, но кога Ајнштајн ја претстави својата теорија во 1916 година, нејзината примена беше многу дискутабилна, што изгледаше очигледно. Тој едноставно ја поврзал Универзумот, како што го видел, и се родила општата теорија на релативноста. И сега уште една компонента на теоријата на релативноста е докажана, но како може да се користат гравитациони бранови? Астрофизичарите и космолозите се дефинитивно заинтригирани. "Откако собравме податоци од парови на црни дупки кои ќе ја играат улогата на светилници расфрлани низ универзумот", рече теоретски физичар Нил Турок, директор на Институтот за теоретска физика, во четвртокот за време на видео презентација. "Ние можеме да ја измериме брзината проширувањето на универзумот, или износот на темна енергија со екстремна прецизност, е многу попрецизно отколку што можеме денес ".

"Ајнштајн ја развил својата теорија со некои индиции од природата, но врз основа на логички редослед. По 100 години, ќе видите многу точни докази за неговите предвидувања. "

Покрај тоа, на 14 септември настан има некои карактеристики на физиката кои се уште треба да се истражат. На пример, Ленер истакна дека од анализата на гравитацискиот бранови сигнал, може да се измери "ротацијата" или аголниот момент на црна дупка. "Ако веќе долго време работите на теорија, треба да знаете дека црна дупка има многу, многу посебна ротација", рече тој.

Формирањето на гравитациски бранови со спојување на две црни дупки:

Од некоја причина, конечната ротација на црна дупка е побавна од очекуваното, што укажува на тоа дека црни дупки се судираат со мала брзина, или тие биле во судир што предизвикале заеднички аголен импулс кој се спротивставувал еден на друг. "Тоа е многу интересно, зошто природата го направи тоа?", Рече Ленер.

Оваа неодамнешна мистерија може да се врати во некои основи на физиката, кои не беа земени во предвид, но, поинтригантно, може да откријат "нова", невообичаена физика, која не се вклопува во општата теорија на релативноста. И ова открива други апликации на гравитациони бранови: бидејќи тие се создадени од силни гравитациони појави, имаме можност да го истражиме овој медиум од далеку, со можни изненадувања на патот. Покрај тоа, можевме да ги комбинираме набљудувањата на астрофизичките појави со електромагнетни сили со цел да ја разбереме повеќе структурата на Универзумот.

Пријава?

Се разбира, по огромните најави направени од комплекс на научни откритија, многу луѓе надвор од научната заедница се заинтересирани за тоа како можат да влијаат врз нив. Длабочината на откривањето може да се изгуби, што, се разбира, важи и за гравитационите бранови. Но, разгледај уште еден случај каде што Вилхелм Рентген открил рендгенски зраци во 1895 година, за време на експериментите со катодни цевки, малкумина знаат дека само неколку години подоцна, овие електромагнетни бранови ќе станат клучна компонента во секојдневниот лек од дијагноза до третман. Слично на ова, првото експериментално создавање на радио бранови во 1887 година, Хајнрих Херц ги потврди добро познатите електромагнетни равенки на Џејмс Клерк Максвел. Само низ времето во 90-тите години на 20 век, Гуглиелмо Маркони, кој создаде радио предавател и радио приемник, ја покажа својата практична примена. Исто така, равенките на Шредингер, опишувајќи го комплексниот свет на квантната динамика, сега се користат во развојот на ултра-брзински квантни компјутери.

Откривме гравитациони бранови и што следно?

LIGO Engineer го оценува загадувањето на интерферометарот

Сите научни откритија се корисни, и многумина, во крајна линија, имаат секојдневна употреба, која ја земаме здраво за готово. Во моментов, практичната примена на гравитациони бранови е ограничена само на астрофизиката и космологијата - сега имаме прозорец во "темниот универзум", кој не е видлив за електромагнетното зрачење. Без сомнение, научниците и инженерите ќе најдат друга употреба за овие космички пулсирања, покрај осетливоста на Универзумот. Сепак, за откривање на овие бранови, мора да има добар напредок во оптичката технологија во LIGO, во која новите технологии ќе се појават со текот на времето. Се разбира, откривањето на гравитациони бранови - триумф на човештвото, што ќе помогне да се истражи нашиот Универзум за идните генерации. Ова е дефинитивно златното доба за науката, во која историските откритија станаа вообичаени. И ние имаме интелектуален потенцијал да создадеме модел на Универзумот, и експериментално да го докажеме нашиот случај.

Но, за мене највозбудливо е да се видат првите гравитациони мапи на просторот, каде што се цртаат периодични потпевнувања на неутронските ѕвезди и импулсивни ерупции на супернови, отворајќи нов универзум полн со космички бранови.

Коментари (0)
Поврзани статии
Популарни статии
Пребарување