Ni nini wimbi mvuto?

tarehe rasmi ya ufunguzi (kugundua) ya mawimbi mvuto ni inachukuliwa kuwa Februari 11, 2016. Kisha ni uliofanyika mjini Washington juu ya mkutano wa waandishi wa habari, viongozi wa ushirikiano Ligo, ilitangaza kuwa timu ya watafiti walifanikiwa kwa mara ya kwanza katika historia ya mwanadamu kurekebisha jambo hili.

unabii wa Einstein kubwa

ukweli kwamba mawimbi mvuto zipo, hata katika mwanzo wa karne iliyopita (1916) alipendekeza Albert Einstein yaliyoandaliwa katika mfumo wa Relativity (GR). Mtu anaweza tu ajabu katika uwezo sanifu vya mwanafizikia maarufu, ambaye alikuwa na uwezo wa kufanya kama makubwa hitimisho kwa kiwango cha chini ya data halisi. Miongoni mwa mengine mengi ya matukio ya kimwili alitabiri kwamba kupatikana uthibitisho katika karne inayofuata (kupunguza kasi ya kifungu cha muda, mabadiliko ya mionzi ya umeme katika mwelekeo wa mashamba ya mvuto, nk) Karibu kugundua kuwepo kwa aina hii ya mwingiliano na wimbi la miili, hadi hivi karibuni ilikuwa ni haiwezekani.

Gravity - udanganyifu?

Kwa ujumla, katika mwanga wa nadharia ya relativity mvuto vigumu nguvu. Hii ni matokeo usumbufu au umbile la nafasi ya muda. Mfano mzuri kuonyesha madai haya inaweza kuwa aliweka kitambaa. Chini ya uzito kuwekwa juu ya uso wa wingi kitu inaundwa mapumziko. Vitu vingine katika mwendo karibu kasoro hii itabadilika trajectory ya harakati zao, kama watu "kuvutia". Na zaidi ya uzito wa kitu (tena kipenyo na curvature kina), ndivyo "nguvu ya mvuto." Wakati hatua juu ya kitambaa, unaweza kutazama kuibuka mbali mbali "viwimbi".

Jambo kama kinatokea katika nafasi duniani. Yoyote jambo kwa haraka kusonga imara ni chanzo cha kushuka kwa thamani katika wiani wa nafasi na muda. wimbi mvuto kwa amplitude muhimu, sumu miili na raia kubwa sana au wakati wa kuendesha gari kwa accelerations kubwa.

specifikationer kimwili

Kushuka kwa thamani ya nafasi ya muda tani wazi wenyewe vile mabadiliko katika shamba mvuto. Jambo hili pia huitwa viwimbi nafasi-wakati. Mvuto wimbi huathiri mwili na vitu yaliyojitokeza, kufinya na kukaza mwendo wao. Strain kiasi ni ndogo sana - ya amri ya 10 ^-21 ya ukubwa wa awali. ugumu wote wa kugundua jambo hili ni kwamba watafiti alikuwa na kujifunza jinsi ya kupima na kurekodi mabadiliko haya kutumia vifaa sahihi. nguvu ya mionzi mvuto pia chini sana - kwa ajili ya mfumo mzima wa jua, ni kilowatts chache.

Uenezi kasi ya mawimbi mvuto kidogo inategemea tabia za kati kufanya. oscillation amplitude na umbali kutoka chanzo itapungua hatua kwa hatua lakini kamwe kufikia sifuri. frequency liko katika mbalimbali kutoka mamia kadhaa kwa mamia ya hezi. kasi ya mawimbi mvuto katika kati interstellar mbinu kasi ya mwanga.

ushahidi wa kimazingira

Kwa mara ya kwanza uthibitisho wa nadharia ya kuwepo kwa mawimbi mvuto imeweza kupata American falaki Joseph Taylor na Russell Hulse msaidizi wake katika 1974. Kusoma Universe kupitia darubini observatories Arecibo (Puetoriko), watafiti waligundua pulsar PSR B1913 + 16 anayewakilisha mfumo binary nyota nutroni ambayo mzunguko karibu kituo cha kawaida ya umma katika mara kwa mara angular kasi (nadra kesi). Kila kipindi cha miaka matibabu ni saa 3.75 awali, kupunguza 70 ms. Thamani hii ni thabiti na hitimisho ya milinganyo GTR kwamba kutabiri ongezeko la kasi ya mzunguko wa mifumo hii kwa sababu ya matumizi ya nishati kwa ajili ya uzalishaji wa mawimbi mvuto. Baadaye zaidi pulsars mara mbili na nyingi mno ikilinganishwa nyeupe na tabia kama hiyo ilipatikana. Radio unajimu D. Taylor na R. Hulse Tuzo ya Nobel ya Fizikia kwa ugunduzi wa uwezekano mpya wa kusoma mashamba mvuto Tuzo ya mwaka 1993.

Kuiba mvuto wimbi

taarifa ya kwanza ya kuchunguza mawimbi mvuto walipokea kutoka Chuo Kikuu cha Maryland mwanasayansi Dzhozefa Vebera (USA) mwaka 1969. Kwa hiyo, alikuwa kutumika wawili Antena mvuto wa kipekee zao wenyewe, kutengwa kwa umbali wa kilomita mbili. detector resonant ilikuwa nzuri vibration-pekee silinda futi kipande cha alumini, vifaa kutumia vifaa vya kupima piezoelectric nyeti. amplitude ya madai fasta kushuka Weber imeonekana kuwa zaidi ya milioni mara ya juu kuliko ilivyotarajiwa. Majaribio na watafiti wengine kutumia vifaa sawa na kurudia "mafanikio" ya matokeo American mwanafizikia chanya si matunda. Baada ya miaka kadhaa ya kazi Weber katika eneo hili wametambuliwa insolventa, lakini alitoa msukumo kwa maendeleo ya "boom mvuto" kwa ajili ya wito katika sehemu hii ya utafiti wa wataalamu wengi. Kwa njia, Dzhozef Veber hadi kifo chake alikuwa na uhakika wa kuchukua mawimbi mvuto.

Kuboresha vifaa mapokezi

Katika 70s mwanasayansi Bill Feyrbank (USA) ina maendeleo mpango wa antenna mvuto wimbi, kilichopozwa na heli kioevu, na matumizi ya ngisi - supersensitive magnetometer. Zilizopo kwa wakati teknolojia haruhusiwi kuona mvumbuzi wa bidhaa yako, barabara katika "chuma".

Kwa mujibu wa kanuni hii imeundwa Auriga mvuto detector katika lenyarskoy National Laboratory (Padova, Italia). muundo wa msingi wa silinda ya alumini-magnesiamu na urefu wa mita 3 na upana wa 0.6 m. mpokeaji kitengo cha uzito wa tani 2.3 umesitishwa katika wametengwa, kilichopozwa karibu kabisa chumba zero utupu. Kwa naitrojeni na kutikisa kuchunguza saidizi kilo resonator na mfumo wa kupima kulingana na kompyuta. alisema unyeti wa vifaa 10 ^-20.

interferometers

msingi wa utendaji kazi wa interferometric detectors mvuto wimbi kuingizwa kanuni sawa na zile zinazotumika katika Michelson interferometer. Unaotolewa na chanzo cha boriti laser imegawanywa katika mito miwili. Baada tafakari nyingi na usafiri kwenye mabega ya vifaa mtiririko ni kuletwa pamoja tena, na mwisho hakimu kuingiliwa picha imeathirika kama mwendo wa rays usumbufu wowote (kwa mfano, mvuto wimbi). vifaa kama ni iliyoundwa katika nchi nyingi:

• GEO 600 (Hannover, Ujerumani). urefu wa utupu handaki mita 600.
• TAMA (Japan) na mabega katika 300 m.
• VIRGO (Pisa, Italia) - pamoja Franco-Kiitaliano mradi, ilizinduliwa mwaka 2007 na tatu wa kilomita vichuguu muda mrefu.
• Ligo (Marekani, Pacific Coast), na kusababisha kuwinda kwa mawimbi mvuto mwaka 2002.

Mwisho thamani ya kuzingatia kwa undani zaidi.

Ligo Advanced

Mradi ulianzishwa na wanasayansi katika Massachusetts na California Taasisi ya Teknolojia. Ni pamoja na observatories mbili kutengwa kwa 3 Km, elfu. Louisiana na Washington (Mji wa Livingston na Hanford) na interferometers tatu kufanana. urefu wa perpendicular utupu handaki ni 4 elfu. mita. Hii ni kubwa kwa tarehe zilizopo miundo kama hiyo. Hadi 2011, majaribio mengi kwa kuchunguza mawimbi mvuto si matunda na matokeo yoyote. kuwaendeleza kikubwa (Advanced Ligo) kuongezeka kwa hisia ya vifaa mbalimbali 300-500 Hz zaidi ya mara tano, na katika eneo ya masafa ya chini (hadi 60 Hz) ni karibu amri ya kiwango, na kufikia thamani kama coveted 10 ^-21. mradi updated kuanza mwezi Septemba 2015, na juhudi za wafanyakazi zaidi ya elfu wa ushirikiano imekuwa zawadi ya matokeo.

mawimbi mvuto hupatikana

Septemba 14, 2015 juu Ligo detectors 7 ms muda kumbukumbu nimekuja mawimbi ya dunia yetu mvuto kutoka kwa matukio makubwa ambayo yalifanyika katika pindo za ulimwengu unaoonekana - muungano wa mashimo mawili makubwa nyeusi na raia ya 29 na mara 36 zaidi ya molekuli ya jua. Wakati wa kesi, ambayo ilifanyika juu ya 1.3 Ga iliyopita, katika suala hilo la sekunde wimbi mionzi mvuto ni alitumia tatu raia wa jua wa mambo. Awali fasta frequency mvuto mawimbi katika 35 Hz, na kiwango cha juu thamani kilele cha kiwango cha kufikiwa katika 250 Hz.

matokeo ya kupatikana walikuwa mara kwa mara wanakabiliwa na kupima kina na matibabu, kwa makini kukatwa tafsiri mbadala ya data. Hatimaye, mnamo Februari 11 mwaka jana juu ya kugundua moja kwa moja ya jambo ilivyotabiriwa na Einstein, ilitangaza kwa jamii duniani.

Ukweli kuonyesha kazi Titanic ya watafiti: amplitude ya oscillation mkono wa kawaida ni 10 ^-19 m - thamani hii kama mara nyingi ndogo kuliko mduara wa chembe, ni kiasi gani na chini rangi ya machungwa.

matarajio ya baadaye

ugunduzi huu kwa mara nyingine tena unathibitisha kwamba nadharia ya jumla ya relativity - sio tu seti ya formula dhahania, na kuangalia mpya kabisa katika kiini cha mawimbi mvuto na mvuto kwa ujumla.

Katika masomo zaidi, wanasayansi kuwa na high matumaini katika mradi ELSA: kuundwa kwa giant inayozunguka interferometer na mabega milioni 5 km, uwezo wa kuchunguza hata usumbufu madogo ya mashamba mvuto. Kuinua kazi katika mwelekeo huu ni uwezo wa kujua mengi kuhusu hatua ya msingi ya maendeleo ya ulimwengu, taratibu, uchunguzi kwamba katika bendi jadi ni vigumu au haiwezekani. Hakuna shaka kuwa nyeusi mashimo, mvuto mawimbi, ambayo itakuwa fasta katika siku zijazo, majadiliano mengi kuhusu asili.

Ajili ya utafiti wa mvuto mionzi masalio, na uwezo wa majadiliano juu ya wakati wa kwanza wa ulimwengu wetu baada ya Big Bang, itahitaji vyombo makini zaidi ya nafasi. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Mradi huu upo (Big Bang Observer), lakini utekelezaji wake, uhakika wa wataalam, inawezekana si mapema zaidi ya miaka 30-40.