Yuav ua li cas yog ib tug gravitational yoj?

Cov hauj lwm hnub qhib (nrhiav kom tau) ntawm gravitational tsis yog hais tias yuav lub ob hlis ntuj 11, 2016. Nws yog ces muaj nyob rau hauv Washington rau cov xovxwm lub rooj sib tham, cov thawj coj ntawm kev sib koom tes LIGO, nws tau tshaj tawm tias cov pab neeg ntawm cov kev soj ntsuam tau zoo rau thawj lub sij hawm nyob rau hauv lub keeb kwm ntawm noob neej mus txhim kho no phenomenon.

Cov yaj saub ntawm lub zoo Einstein

Qhov tseeb hais tias gravitational tsis nyob ua ib ke, txawm nyob rau hauv thaum pib ntawm lub xyoo pua xeem (1916) pom tias Albert Einstein formulated tsis pub dhau lub moj khaum ntawm General Relativity (GR). Ib tug yuav tsuas xav tsis thoob thaum lub ingenious muaj peev xwm ntawm tus naas ej physicist, uas yog tau ua xws li far-xeeb cov lus xaus nrog ib tug tsawg kawg nkaus ntawm cov ntaub ntawv. Ntawm cov ntau lwm yam kev tshwm sim kwv yees hais tias nyob kabke nyob rau hauv lub tom ntej no xyoo pua (tseg cia rau cov zaj uas lub sij hawm, hloov nyob rau hauv electromagnetic tawg nyob rau hauv cov kev taw qhia ntawm gravitational teb, thiab lwm yam) Yuav luag ntes hauv lub xub ntiag ntawm no hom ntawm yoj sis ntawm lub cev, kom txog thaum tsis ntev los no nws twb tsis tau.

Lub ntiajteb txawj nqus - ib tug illusion?

Feem ntau, nyob rau hauv lub teeb ntawm lub hom phiaj ntawm Relativity lub ntiajteb txawj nqus tsis yog ib tug quab yuam. Qhov no yog ib lub txim ntawm lub perturbation los yog curvature ntawm qhov chaw-lub sij hawm pab. Ib tug piv txwv zoo txog qhov no postulate tej zaum yuav ncav us txog daim ntawm daim ntaub. Nyob rau hauv lub qhov hnyav tso rau ib tug saum npoo ntawm ib tug tej yam khoom yog tsim ib tug si nraum zoov. Lwm yam khoom nyob rau hauv tsab ntawv tsa suab nyob ze no anomaly yuav hloov lub trajectory ntawm lawv lub zog, raws li nws twb "attracted". Thiab ntau dua qhov lub ceeb thawj ntawm lub twj paj nruas (ntev lub cheeb thiab curvature tob), ntau dua qhov lub "quab yuam ntawm attraction." Thaum nws txav tshaj cov ntaub, koj yuav saib tau lub rov tshwm sim ntawm divergent "ripples".

Ib yam dab tsi uas zoo sib xws yog tshwm sim nyob rau hauv lub ntiaj teb no qhov chaw. Tej sai tsiv khoom teeb meem yog lub hauv paus ntawm hloov mus hloov los nyob rau hauv cov kev ceev ntawm qhov chaw thiab lub sij hawm. Ib tug gravitational yoj nrog ib tug tseem ceeb amplitude, tsim lub cev nrog tsis tshua muaj neeg loj pawg los yog thaum tsav tsheb nrog zoo accelerations.

lub cev specifications

Hloov mus hloov los nyob rau hauv lub qhov chaw-lub sij hawm metric manifest lawv tus kheej raws li kev hloov nyob rau hauv lub gravitational teb. Qhov no tshwm sim yog tseem hu ua qhov chaw-lub sij hawm ripples. Gravitational yoj muaj feem xyuam rau lub cev thiab cov khoom ces yuav tsum, cia li muab thiab ncab lawv. Hom ntau npaum li cas yog heev me me - ntawm qhov kev txiav txim ntawm 10 ^-21 ntawm lub yeej loj. Cov tag nrho cov teeb meem ntawm kev nrhiav kom tau ntawm no phenomenon yog tias tus neeg tshawb fawb yuav tsum tau kawm yuav ua li cas los ntsuas thiab sau cov kev hloov no siv rau qhov tsim nyog cov khoom. Lub hwj chim ntawm gravitational tawg yog kuj tsis tshua muaj tsis tshua muaj - rau tag nrho hnub ci system, nws yog ib tug ob peb kilowatts.

Cov hais tawm kev ceev ntawm lub gravitational tsis me ntsis nyob rau lub zog ntawm cov kev nruab nrab. Lub oscillation amplitude nrog deb ntawm qhov chaw qub maj tab sis yeej tsis nce mus txog pes tsawg. Lub zaus lus dag nyob rau hauv ib tug ntau yam los ntawm ob peb kaum tawm mus rau pua pua ntawm Hertz. Cov kev ceev ntawm gravitational tsis nyob rau hauv interstellar nruab nrab txuas lub ceev ntawm lub teeb.

tsis tseem ceeb pov thawj

Rau cov thawj lub sij hawm ib tug theoretical qhia txog cov hav zoov ntawm gravitational tsis muaj kev tswj kom tau lub American astronomer Yauxej Taylor thiab Russell Hulse nws pab nyob rau hauv 1974. Kawm ntug ntawm lub tsom iav raj observatories Arecibo (Puerto Rico), soj ntsuam sab Pulsar PSR B1913 + 16 sawv cev ib tug binary system ntawm neutron hnub qub uas tig ib ncig ntawm ib qho chaw ntawm loj ntawm qhov angular tshaj tawm (muaj tsawg heev cov ntaub ntawv). Txhua txhua xyoo kev kho mob lub sij hawm yog 3,75 teev chiv, txo kom 70 ms. Qhov no tus nqi yog muaj raws li cov lus xaus ntawm lub GTR sib npaug uas twv seb qhov kev nce nyob rau hauv ceev ntawm kev sib hloov ntawm cov tshuab vim lub zog noj rau lub cim ntawm gravitational tsis. Tom qab ntawd ntxiv ob pulsars thiab dawb dwarfs nrog ib tug zoo xws li cov cwj pwm tau muaj nyob. Xov tooj cua astronomy D. Taylor thiab R. Hulse lub Nobel nqi zog nyob rau hauv Physics rau lub foundations ntawm cov tshiab possibilities ntawm kev kawm gravitational teb twb muab nyob rau hauv 1993.

Nyiag gravitational yoj

Tus thawj daim ntawv qhia txog tebchaws gravitational tsis tau txais los ntawm lub tsev kawm ntawv ntawm Maryland paub txog Dzhozefa Vebera (TEB CHAWS USA) nyob rau hauv 1969. Rau lub hom phiaj no nws siv lub ob gravitational antennas ntawm lawv tus kheej tsim, sib cais los ntawm ib tug deb ntawm ob kilometers. Lub resonant ntes yog ib tug zoo co-cais lub tog raj kheej-ko taw daim ntawm txhuas, nruab nrog piezoelectric transducers sensitive. Lub amplitude ntawm lub liam tsau hloov mus hloov los Weber muaj pov thawj yuav tsum tau ntau tshaj ib tug lab lub sij hawm siab tshaj xav tau. Sim los ntawm lwm yam kev soj ntsuam uas siv cov zoo xws li cov khoom siv los rov hais dua cov "zoo" ntawm cov American physicist zoo tau tsis tau yielded. Tom qab ib tug ob peb xyoos ntawm kev ua hauj lwm Weber nyob rau hauv cov cheeb tsam no tau raug lees paub tias them tsis tau yus tej nqi, tab sis muab impetus mus rau lub kev loj hlob ntawm "gravitational boom" rau hu nyob rau hauv cov cheeb tsam no ntawm txoj kev tshawb ntawm cov kws txawj. Los ntawm txoj kev, Dzhozef Veber kom txog rau thaum nws tuag yog ntsoov coj gravitational tsis.

Kev txhim kho cov kev txais tos cov khoom

Nyob rau hauv lub 70s paub txog Bill Feyrbank (TEB CHAWS USA) tau tsim ib tug qauv siv los ntawm gravitational-yoj kav hlau txais xov, txias los kua Helium, nrog rau cov kev siv ntawm SQUIDs - supersensitive magnetometer. Uas twb muaj lawm thaum lub sij hawm lub technology yog tsis tau tso cai mus saib tau tus inventor ntawm koj cov khoom, pom tau hais nyob rau hauv lub "hlau".

Raws li txoj ntsiab cai no yog ua los Auriga lub gravitational ntes nyob rau hauv lenyarskoy National Laboratory (Padova, Ltalis). Lub hauv paus qauv ntawm txhuas-magnesium lub tog raj kheej thiab ib tug ntev ntawm 3 meters thiab ib lub cheeb ntawm 0.6 m. Lub receiver unit qhov ceeb thawj ntawm 2.3 tons yog tshem tawm nyob rau hauv ib tug raug rho tawm, txias mus rau nyob ze tsis pes tsawg lub tshuab nqus tsev chamber. Rau fixation thiab co tebchaws lub koom haum pab kilogram resonator thiab ib tug xab system raws li nyob rau hauv computers. Cov teev rhiab heev ntawm cov khoom 10 ^-20.

interferometers

Lub hauv paus ntawm lub hauj lwm ntawm lub interferometric gravitational yoj detectors siv lub tib lub hauv paus ntsiab lus hais tias yog siv tau nyob rau lub Michelson interferometer. Tawm txim liab los ntawm lub hauv paus ntawm lub laser beam yog muab faib ua ob ntws. Tom qab ntau reflections thiab mus ncig teb chaws rau lub xub pwg nyom pab kiag li lawm flows yog coj tuaj ua ke dua, thiab qhov kawg kws txiav txim plaub cuam duab no yog cuam tshuam yog hais tias tus chav kawm ntawm lub rays tej ntxaug (eg, gravitational yoj). Tej khoom no yog tsim nyob rau hauv ntau lub teb chaws:

• GEO 600 (Hannover, lub teb chaws Yelemees). Qhov ntev ntawm lub lub tshuab nqus tsev qhov 600 meters.
• TAMA (Nyiv) nrog lub xub pwg nyom ntawm 300 m.
• VIRGO (Pisa, ltalis) - ib leeg Franco-Italian project, launched nyob rau hauv 2007 nrog ib tug peb-kilometer ntev ntau.
• LIGO (United States, Pacific Ntug dej hiav txwv), ua rau Hunt rau gravitational tsis nyob rau hauv 2002.

Xeem nqis ntug nyob rau hauv ntau yam.

LIGO Advanced

Peb tes num yog chiv los ntawm zaum nyob rau Massachusetts thiab California lub koom haum ntawm Technology. Xws li ob observatories sib cais los ntawm 3 txhiab. Km, Louisiana thiab Washington (lub nroog ntawm Livingston thiab Hanford) nrog peb zoo tib yam interferometers. Qhov ntev ntawm lub perpendicular lub tshuab nqus tsev qhov yog 4 txhiab. Meters. Qhov no yog qhov loj tshaj plaws rau hnub tim uas twb muaj lawm zoo xws li cov lug. Kom txog rau thaum 2011, ntau cov me nyuam mus ntes gravitational tsis tau tsis yielded cov ntsiab lus. Ib tug ntau yam pauv loj upgrading (Advanced LIGO) nce lub rhiab heev ntawm cov khoom nyob rau hauv ntau 300-500 Hz ntau tshaj tsib lub sij hawm, thiab nyob rau hauv lub tsawg zaus cheeb tsam (mus txog 60 Hz) yog ze li ntawm qho kev txiav txim ntawm qhov ntau, ncav ib tus nqi xws coveted 10 ^-21. Lub tshiab peb tes num pib nyob rau hauv lub Cuaj Hli Ntuj 2015, thiab lub dag zog ntawm ntau tshaj li ib txhiab ua hauj lwm ntawm lub tswv yim tau txais koob hmoov nrog soj ntsuam.

Gravitational tsis muaj nyob

Cuaj hlis 14, 2015 advanced LIGO detectors nyob rau hauv 7 ms luv kaw tuaj rau peb ntiaj chaw gravitational tsis los ntawm lub biggest xwm txheej uas coj qhov chaw nyob rau hauv lub fringes ntawm lub ntug observable - ib tug merger ntawm ob tug loj dub qhov nrog masses ntawm 29 thiab 36 lub sij hawm ntau tshaj li lub hnub ci loj. Thaum lub sij hawm mus sib hais, uas coj qhov chaw tshaj 1.3 Ga dhau los, nyob rau hauv ib tug teeb meem ntawm cov xis nkoos yuav gravitational yoj tawg nws siv txog peb hnub ci masses ntawm qhov teeb meem. Initial tsau zaus gravitational tsis ntawm 35 Hz, thiab lub siab tshaj plaws ncov nqi ntawm cov theem mus txog nyob rau hauv 250 Hz.

Cov kev tshwm sim tau raug dua raug kev soj ntsuam thiab kev kho mob, ua tib zoo txiav tawm lwm txhais ntawm cov ntaub ntawv. Thaum kawg, rau Lub ob hlis ntuj 11 xyoo tas los nyob rau hauv qhov ncaj nrhiav kom tau ntawm lub phenomenon kwv yees los ntawm Einstein, nws twb tshaj tawm rau lub ntiaj teb no lub zej lub zos.

Fact illustrating ib Titanic ua hauj lwm ntawm kev soj ntsuam: cov amplitude ntawm lub oscillation caj npab ntawm qhov luaj li cas yog 10 ^-19 m - qhov no tus nqi raws li muaj ntau zaus me dua lub lub cheeb ntawm ib tug atom, ntau npaum li cas nws muaj tsawg txiv kab ntxwv.

neej yav tom ntej prospects

Qhov no discovery ib zaug dua tshaj tawm tias general kev tshawb xav ntawm Relativity - yog tsis yog ib tug txheej ntawm paub daws teeb qauv, thiab ib tug kiag li tshiab saib lub essence ntawm gravitational tsis thiab lub ntiajteb txawj nqus raws li ib tug tag nrho.

Nyob rau hauv ntxiv cov kev tshawb fawb, zaum muaj siab kev cia siab rau lub Elsa project: lub creation ntawm ib tug loj heev orbiting interferometer nrog lub xub pwg nyom hais txog 5 lab km, muaj peev xwm ntawm tebchaws txawm me perturbations ntawm gravitational teb. Revitalization ntawm lub chaw ua hauj lwm nyob rau hauv no cov kev taw qhia yuav muaj peev xwm qhia rau ib tug ntau yam txog qhov yooj yim theem ntawm kev loj hlob ntawm lub ntug, cov txheej txheem, cov soj ntsuam hais tias nyob rau hauv cov tshuaj bands yog ib qhov nyuaj los yog tsis yooj yim sua. Muaj tsis muaj tsis ntseeg tias dub qhov, gravitational tsis, uas yuav tsum tau tsau nyob rau hauv lub neej yav tom ntej, ntau tham txog xwm.

Rau txoj kev tshawb no ntawm tej yam qub qab gravitational tawg, tau tham txog tus thawj lub sij hawm ntawm peb lub ntiaj teb tom qab lub Big Bang, yuav yuav tsum tau ntau rhiab qhov chaw seev. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Qhov project no tshwm sim (Big Bang Soj Ntsuam), tab sis nws siv, qhov tseeb ntawm cov kws txawj, nws yog ua tau tsis ntxov tshaj li 30-40 xyoo.