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什么是引力波?
引力波的开口(检测)的正式日期被认为是2016年2月11日。 它随后在华盛顿举行的新闻发布会上,合作LIGO的领袖,它宣布了团队的研究人员成功地在人类历史上首次解决了这一现象。
伟大的爱因斯坦的预言
即引力波的存在,即使是在上个世纪初(1916),这一事实表明艾伯特·爱因斯坦广义相对论(GR)的框架内制定。 人们只能惊叹于著名物理学家的巧妙能力,谁能够做出如此深远的结论,以最小的实际数据。 在众多的其它物理现象预测,在下一世纪发现确认(减速时间的推移,在重力场的方向的电磁辐射的变化等)几乎检测这类机构的波相互作用的存在,直到最近,它是不可能的。
重力 - 一种幻觉?
一般来说,在光 相对论 引力几乎没有一个力量。 这是一个结果 的时空连续体的扰动或弯曲。 一个很好的例子来说明这个假设可以被拉伸一块布。 下放置块状物体的表面上的重量形成有凹部。 在这种异常运动附近其他物体会改变它们的运动轨迹,因为它是“吸引”。 和重量越大的对象(较长直径和曲率深度),更大的的“吸引的力”。 当它移动在织物上,你可以看的分歧“涟漪”的出现。
类似的事情是发生在世界空间。 任何快速移动的固体物质是波动的在空间和时间密度的来源。 有显著幅度引力波,形成机构具有非常大的肿块或以极大的加速行驶时。
物理规格
在时空度量波动表现为在引力场的变化。 这种现象也被称为时空涟漪。 引力波影响身体和遇到的对象,挤压和拉伸他们。 变形量非常小-原来尺寸的10 -21级。 检测这种现象的症结是,研究人员必须学会如何测量和记录使用合适的设备,这些变化。 引力辐射的功率也极低 - 为对整个太阳能系统,它是一个几千瓦。
引力波的传播速度略微依赖于导电介质的属性。 与来自源的距离的振荡幅度逐渐减小,但从来没有达到零。 该频率在一个范围从几十到几百赫兹。 在星际介质引力波的速度接近 光速。
旁证
第一次引力波存在的理论确认设法拿到了美国天文学家约瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯他在1974年的助手。 通过望远镜研究宇宙观测站阿雷西沃(波多黎各),研究人员发现的脉冲星PSR B1913 + 16表示中子星以恒定角速度(罕见的情况)围绕质量的公共中心旋转的二元系统。 每年治疗期是3.75小时最初,减少到70毫秒。 此值是与该预测在这些系统中的旋转速度的增加而GTR方程的结论是一致的,由于能量消耗引力波的产生。 后来更多的双脉冲星和白矮星有类似的行为被发现。 射电天文学D·泰勒和R·赫尔斯诺贝尔物理奖的研究引力场的新的可能性的发现被评为1993年。
偷引力波
检测引力波的第一条语句从马里兰大学的科学家Dzhozefa Vebera(美国)于1969年接收。 为此,他用自己设计的两个引力天线,通过两公里的距离。 共振检测器是一个很好的振动隔离气缸脚片的铝,配备有敏感的压电换能器。 据称固定的波动韦伯的幅度被证明是高超过一百万次超过预期。 通过使用类似的设备重复美国物理学家积极成果的“成功”其他研究人员尝试并没有产生。 之后在这一领域工作了几年韦伯已被确认破产,但推动了“引力潮”的发展呼吁在这个领域许多专家的研究。 顺便说一句,Dzhozef Veber直到他的死亡是一定要采取引力波。
提高接收设备
在70年代科学家比尔Feyrbank(USA)开发了引力波天线的设计,由液氦冷却,用使用鱿鱼 - 超敏感磁强计。 当时已有的技术是不允许看到你的产品的发明者,在“金属”实现的。
根据这一原理制成御夫在lenyarskoy国家实验室(帕多瓦,意大利)的引力探测器。 铝 - 镁气缸的基础结构和3米长,直径为0.6μm。2.3吨接收机单元重量悬浮于一种分离的,冷却到接近绝对零度真空室中。 用于固定和抖动检测辅助公斤谐振器和基于计算机的测量系统。 设备10 -20的既定灵敏度。
干涉
干涉引力波探测器的功能的基础上并入本文的是在迈克尔逊干涉仪中使用的相同的原则。 由激光束的光源射出被分成两个流。 后肩上设备流动的多次反射和行进再次汇集,并最终裁判干涉图像受到影响,如果光线的过程中的任何干扰(例如,引力波)。 这种设备在许多国家建立了:
- GEO 600(汉诺威,德国)。 真空通道600米的长度。
- TAMA(日本)与以300m肩上。
- 处女座(比萨,意大利) - 联合法国和意大利的项目,在2007年推出了三公里长的隧道。
- LIGO(美国太平洋海岸),领先的引力波的追捕,2002年。
最后值得考虑的更多细节。
LIGO高级
该项目是由麻省理工和加州理工学院的科学家发起。 包括3万。公里,分开的两个观测站 路易斯安那州 有三个相同的干涉和华盛顿(城市利文斯顿和汉福德的)。 垂直真空隧道的长度为4000。米。 这是迄今为止规模最大的已有类似的结构。 直到2011年,多次尝试探测引力波没有产生任何结果。 大幅提升(高级LIGO)增加了设备的灵敏度范围为300-500赫兹的五倍以上,而在低频率区域(高达60赫兹)几乎一个数量级,达到一个值,例如令人垂涎10 -21。 更新后的项目在2015年9月启动,千余名员工的协作努力已经得到回报的结果。
引力波被发现
2015年9月14日先进LIGO探测器在7毫秒间隔记录从了可观测宇宙的边缘发生的最大事件归结为我们地球的引力波 - 两个大黑洞合并为29块和比太阳质量大36倍。 在审判过程中,发生了1.3嘎前,在几秒钟到引力波辐射的问题是无论花费大约三太阳质量。 初始固定频率引力波在35赫兹,并且在250赫兹达到的水平的最大峰值。
得到的反复进行全面的检测和治疗的结果,仔细切断数据的替代解释。 最后, 2月11日上直接检测由爱因斯坦预言的现象,去年,它宣布向国际社会。
事实表示研究人员的工作钛:大小的振荡臂的振幅为10 -19米-这个值作为许多倍的原子,他是多么少橙色的直径小。
前景
这一发现再次证实了广义相对论 -不只是一组抽象的公式,并在引力波的本质和严重性作为一个整体以全新的面貌。
在进一步的研究中,科学家们对ELSA项目寄予厚望:约5000000公里肩膀上,能够检测甚至微小的引力场的扰动创造一个巨大的轨道干涉。 在这个方向工作的振兴能够告诉你很多关于宇宙的过程中,观察到在传统的乐队很难或不可能发展的基本阶段。 毫无疑问,黑洞,引力波,这将是固定在未来,很多人谈论的性质。
对于遗迹引力辐射的研究,能够谈论我们的世界的宇宙大爆炸后的第一时刻,将需要更多的敏感的空间仪器。 ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. 该项目存在(大爆炸观察员),但其执行情况,专家的保证,有可能不超过30〜40年前。
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