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什麼是引力波?

引力波的開口(檢測)的正式日期被認為是2016年2月11日。 它隨後在華盛頓舉行的新聞發布會上,合作LIGO的領袖,它宣布了團隊的研究人員成功地在人類歷史上首次解決了這一現象。

偉大的愛因斯坦的預言

即引力波的存在,即使是在上個世紀初(1916),這一事實表明愛因斯坦廣義相對論(GR)的框架內制定。 人們只能驚嘆於著名物理學家的巧妙能力,誰能夠做出如此深遠的結論,以最小的實際數據。 在眾多的其它物理現象預測,在下一世紀發現確認(減速時間的推移,在重力場的方向的電磁輻射的變化等)幾乎檢測這類機構的波相互作用的存在,直到最近,它是不可能的。

重力 - 一種幻覺?

一般來說,在光相對論引力幾乎沒有一個力量。 這是一個結果 的時空連續體的擾動或彎曲。 一個很好的例子來說明這個假設可以被拉伸一塊布。 下放置塊狀物體的表面上的重量形成有凹部。 在這種異常運動附近其他物體會改變它們的運動軌跡,因為它是“吸引”。 和重量越大的對象(較長直徑和曲率深度),更大的的“吸引的力”。 當它移動在織物上,你可以看的分歧“漣漪”的出現。

類似的事情是發生在世界空間。 任何快速移動的固體物質是波動的在空間和時間密度的來源。 有顯著幅度引力波,形成機構具有非常大的腫塊或以極大的加速行駛時。

物理規格

在時空度量波動表現為在引力場的變化。 這種現象也被稱為時空漣漪。 引力波影響身體和遇到的對象,擠壓和拉伸他們。 變形量非常小-原來尺寸的10 -21級。 檢測這種現象的癥結是,研究人員必須學會如何測量和記錄使用合適的設備,這些變化。 引力輻射的功率也極低 - 為對整個太陽能系統,它是一個幾千瓦。

引力波的傳播速度略微依賴於導電介質的屬性。 與來自源的距離的振盪幅度逐漸減小,但從來沒有達到零。 該頻率在一個範圍從幾十到幾百赫茲。 在星際介質引力波的速度接近 光速。

旁證

第一次引力波存在的理論確認設法拿到了美國天文學家約瑟夫·泰勒和拉塞爾·赫爾斯他在1974年的助手。 通過望遠鏡研究宇宙觀測站阿雷西沃(波多黎各),研究人員發現的脈衝星PSR B1913 + 16表示中子星以恆定角速度(罕見的情況)圍繞質量的公共中心旋轉的二元系統。 每年治療期是3.75小時最初,減少到70毫秒。 此值是與該預測在這些系統中的旋轉速度的增加而GTR方程的結論是一致的,由於能量消耗引力波的產生。 後來更多的雙脈衝星和白矮星有類似的行為被發現。 射電天文學D. Taylor和R.赫爾斯諾貝爾物理獎的研究引力場的新的可能性的發現被評為1993年。

偷引力波

檢測引力波的第一條語句從馬里蘭大學的科學家Dzhozefa Vebera(美國)於1969年接收。 為此,他用自己設計的兩個引力天線,通過兩公里的距離。 共振檢測器是一個很好的振動隔離氣缸腳片的鋁,配備有敏感的壓電換能器。 據稱固定的波動韋伯的幅度被證明是高超過一百萬次超過預期。 通過使用類似的設備重複美國物理學家積極成果的“成功”其他研究人員嘗試並沒有產生。 之後在這一領域工作了幾年韋伯已被確認破產,但推動了“引力潮”的發展呼籲在這個領域許多專家的研究。 順便說一句,Dzhozef Veber直到他的死亡是一定要採取引力波。

提高接收設備

在70年代科學家比爾Feyrbank(USA)開發了引力波天線的設計,由液氦冷卻,用使用魷魚 - 超敏感磁強計。 當時已有的技術是不允許看到你的產品的發明者,在“金屬”實現的。

根據這一原理製成禦夫在lenyarskoy國家實驗室(帕多瓦,意大利)的引力探測器。 鋁 - 鎂氣缸的基礎結構和3米長,直徑為0.6μm。2.3噸接收機單元重量懸浮於一種分離的,冷卻到接近絕對零度真空室中。 用於固定和抖動檢測輔助公斤諧振器和基於計算機的測量系統。 設備10 -20的既定靈敏度

干涉

干涉引力波探測器的功能的基礎上併入本文的是在邁克爾遜干涉儀中使用的相同的原則。 由激光束的光源射出被分成兩個流。 後肩上設備流動的多次反射和行進再次匯集,並最終裁判干涉圖像受到影響,如果光線的過程中的任何干擾(例如,引力波)。 這種設備在許多國家建立了:

  • GEO 600(漢諾威,德國)。 真空通道600米的長度。
  • TAMA(日本)與以300m肩上。
  • 處女座(比薩,意大利) - 聯合法國和意大利的項目,在2007年推出了三公里長的隧道。
  • LIGO(美國太平洋海岸),領先的引力波的追捕,2002年。

最後值得考慮的更多細節。

LIGO高級

該項目是由麻省理工和加州理工學院的科學家發起。 包括3萬。公里,分開的兩個觀測站 路易斯安那州 有三個相同的干涉和華盛頓(城市利文斯頓和漢福德的)。 垂直真空隧道的長度為4000。米。 這是迄今為止規模最大的已有類似的結構。 直到2011年,多次嘗試探測引力波沒有產生任何結果。 大幅提升(高級LIGO)增加了設備的靈敏度範圍為300-500赫茲的五倍以上,而在低頻率區域(高達60赫茲)幾乎一個數量級,達到一個值,例如令人垂涎10 -21。 更新後的項目在2015年9月啟動,千餘名員工的協作努力已經得到回報的結果。

引力波被發現

2015年9月14日先進LIGO探測器在7毫秒間隔記錄從了可觀測宇宙的邊緣發生的最大事件歸結為我們地球的引力波 - 兩個大黑洞合併為29塊和比太陽質量大36倍。 在審判過程中,發生了1.3嘎前,在幾秒鐘到引力波輻射的問題是無論花費大約三太陽質量。 初始固定頻率引力波在35赫茲,並且在250赫茲達到的水平的最大峰值。

得到的反复進行全面的檢測和治療的結果,仔細切斷數據的替代解釋。 最後, 2月11日上直接檢測由愛因斯坦預言的現象,去年,它宣布向國際社會。

事實表示研究人員的工作鈦:大小的振盪臂的振幅為10 -19米-這個值作為許多倍的原子,他是多麼少橙色的直徑小。

前景

這一發現再次證實了廣義相對論 -不只是一組抽象的公式,並在引力波的本質和嚴重性作為一個整體以全新的面貌。

在進一步的研究中,科學家們對ELSA項目寄予厚望:約5000000公里肩膀上,能夠檢測甚至微小的引力場的擾動創造一個巨大的軌道干涉。 在這個方向工作的振興能夠告訴你很多關於宇宙的過程中,觀察到在傳統的樂隊很難或不可能發展的基本階段。 毫無疑問,黑洞,引力波,這將是固定在未來,很多人談論的性質。

對於遺跡引力輻射的研究,能夠談論我們的世界的宇宙大爆炸後的第一時刻,將需要更多的敏感的空間儀器。 ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. 該項目存在(大爆炸觀察員),但其執行情況,專家的保證,有可能不超過30〜40年前。

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