Recent, undele de gravitație au fost descoperite, existența cărora a fost prezisă cu exact o sută de ani în urmă de Albert Einstein. Centrul de Informare pentru Energia Atomică a susținut o prelegere deschisă, în cadrul căreia principalul cercetător al Institutului de Fizică Nucleară numit după A.Ya. GN Budker al SB RAS, profesorul Valery Ivanovich Telnov, a spus cum oamenii de stiinta au observat semnalul si de ce valurile trebuie studiate.
Gravitatea este una dintre cele patru interacțiuni fundamentale ale particulelor. În mecanica clasică, este descrisă de legea interacțiunii lumii, formulată de Isaac Newton. Această putere dă greutatea corpurilor determină mișcarea planetelor, și prin natura lor se aseamănă cu fiecare interacțiune - electromagnetică. Cu toate acestea, există diferențe semnificative: nu există sarcini pozitive și negative, forța gravitațională este doar atracția corpurilor, a căror putere este exact proporțională cu masa inerțială a obiectului. Se pare că toate corpurile libere în toamna câmpul gravitațional al Pământului cu aceeași accelerație, și în cadrul de referință care însoțește câmpul gravitațional al planetei dispare, prin urmare, problema realității acestuia din urmă. În 1915, Albert Einstein a dezvoltat teoria gravitației, numindu-l prin teoria relativității generale, unde a abandonat noțiunea de „câmp“, care este în electromagnetism, și legat toate manifestările interacțiunii gravitaționale cu denaturarea geometriei spațiului din jurul corpului: gravitația - o consecință a curbura spațiu-timp, care este creată de materie. În 1916, Einstein a prezis existența undelor gravitaționale care călătoresc cu viteza luminii și care reprezintă o deformare a spațiului. Ele pot fi emise, de exemplu, de o pereche de stele care se rotesc în jurul centrului comun de masă.
- Undele electromagnetice au fost descoperite de Henry Hertz la 20 de ani de la anticiparea lor de către James Maxwell la mijlocul secolului al XIX-lea. În experimentul Hertz, radiatorul se află într-un colț al camerei, iar receptorul în celălalt. A efectua un astfel de experiment pentru unde gravitaționale în laborator nu funcționează, deoarece interacțiunea este prea slabă ", spune Valeri Ivanovici Telnov.
Undele gravitaționale care pot crea întinderea observată experimental a spațiului (în regiunea Pământului) sunt capabile să producă numai corpuri cosmice de mase stelare. La fenomene catastrofale au fost experimentați speranții pentru dezvoltarea detectorilor.
- Prima încercare de a înregistra gravitatea a fost făcută la sfârșitul anilor 1960. Fizicianul american Joseph Weber, în 1969, a raportat că a descoperit valuri. El le-a căutat cu o antena solidă - un cilindru de aluminiu, înregistrând oscilații în cilindru cu ajutorul senzorilor piezoelectrici, cauzate de un val gravitațional care trece ", spune omul de știință.
Două dintre aceste dispozitive Weber, situate la o distanță de doi kilometri unele de celelalte, au dat simultan semnale. În anii 1970, rezultatele acestor experimente au fost interogate, deoarece datele obținute au fost de milioane de ori mai mari decât se așteptau. În anii următori, sensibilitatea detectorilor a crescut cu șapte ordini de mărime, dar acest lucru nu era încă suficient.
- Un laser puternic trimite un fascicul - un val electromagnetic care se separă și se acumulează (circulă de circa 200 de ori) în cele două brațe ale interferometrului. Oglinzile interferometrului, izolate special din diferite zgomote, sunt ușor deplasate (prin întinderea-comprimarea spațiului), când trece un val gravitațional. Lumina reflectă din oglinzi, apoi se reuneste din nou pe separator și interferează, înregistrată de fotodetector. Într-o stare liniștită nu există niciun semnal, acesta apare atunci când există o diferență în lungimea brațelor interferometrului, - explică Valeriu Telnov.
O gaură neagră poate fi descrisă astfel: dacă luați masa și să înceapă să comprima, atunci atracția gravitațională, după o anumită dimensiune va fi atât de puternică încât nimic nu poate împiedica să colaps în continuare în „punctul“, într-o astfel de instalație, în cazul în care acesta nu poate scăpa, chiar lumina. În centrele de aproape toate galaxii sunt găuri negre gigantice cu o masă de un milion la zece miliarde de mase solare, cum ar fi masa găurii negre din centrul galaxiei noastre este de patru milioane de mase solare.
Datele prelucrate la supercomputer, cercetatorii au descoperit ca semnalul observat este foarte bine explicată prin fuziunea a două găuri negre (cu o masă de aproximativ treizeci și șase de douăzeci și nouă de mase solare sunt egale), la o distanță de 1,3 miliarde de ani lumină de Pământ, de asemenea. Ca rezultat al unificării, sa format o nouă gaură neagră în șaizeci și două de mase ale Soarelui, iar trei au intrat în radiații gravitaționale. Putere de vârf a fost la confluenta 3.6 • 1047 W, care este de 50 de ori mai mare decât puterea de radiație a tuturor stelelor pe cer, în întregul univers vizibil. Aceasta este cea mai masivă eliberare de energie pe care o persoană a văzut-o vreodată.
Cine altcineva lucrează la studii similare?
- Un detector LIGO similar (VIRGO) este deja disponibil în Europa și este în curs de modernizare, instalațiile sunt construite în India și Japonia. Din nou, în Europa se pregătește un experiment și mai sensibil - este detectorul Telescopului Einstein, acesta va fi gata doar în 2027. Trei tuneluri sub pământ, lungimea lor este de zece kilometri, iar în fiecare dintre ele vor fi mai multe rezonatoare laser. Costul acestei instalări este estimat la un miliard de dolari, - spune om de știință.
Viitorii detectoare sunt planificate să facă subterane, ceea ce va permite reducerea nivelului de zgomot al undelor seismice de suprafață.
Un alt proiect interesant - interferometrului, situată în spațiu: trei corpuri, iar între cele două brațe-le cu lasere lungime de un milion de kilometri, care zboară pe o orbită în jurul Soarelui la o distanță unghiulară de pe Pământ 20º. El va înregistra undele gravitaționale de la obiecte supermassive cu frecvențe de 10-5-1 Hz (1-104 Hz pentru LIGO).
De ce studiați undele gravitaționale?
Cu ajutorul lor, oamenii de știință intenționează să învețe mai multe despre stelele neutronice și găurile negre. Nu este exclus faptul că acestea din urmă au fost formate într-un stadiu incipient al dezvoltării universului și sunt materie întunecată, care este de 5-6 ori mai mare decât de obicei. Natura ei este încă incomprehensibilă, deși căutările se desfășoară în toate direcțiile. De asemenea, există o speranță că vor fi înregistrate valuri de relicve, atunci omenirea va afla despre cum a apărut universul.
- O alta ghicitoare - este in continua crestere. Se aștepta ca viteza de dispersie a galaxiilor să încetinească, deoarece atracția gravitațională ar trebui să le atragă înapoi. Cu toate acestea, în urmă cu 15 ani, oamenii de știință au descoperit că universul nu numai că nu încetinește extinderea, ci, dimpotrivă, accelerează mai repede. De fapt, cercetătorii au descoperit antigravitatea la scară cosmologică, care este asociată cu energia întunecată. De asemenea, trebuie explicat și, pentru aceasta, este necesar să studiem în detaliu modul în care viteza de expansiune a universului sa schimbat din când în când, - spune Valeri Ivanovici Telnov.
Foto: (1.3) - furnizat de Centrul de Informare pentru Energie Atomică, (2) - furnizat de Valery Telnov
Trimiteți-le prietenilor: