Beth yw tonnau disgyrchol?

Y dyddiad swyddogol agor (canfod) o donnau disgyrchol ei ystyried i fod 11 Chwefror, 2016. Mae wedyn yn cael ei gynnal yn Washington ar y gynhadledd i'r wasg, arweinwyr cydweithredu LIGO, cyhoeddwyd bod y tîm o ymchwilwyr wedi llwyddo am y tro cyntaf yn hanes y ddynoliaeth at atgyweiria ffenomen hon.

Y proffwydoliaethau y Einstein mawr

Mae'r ffaith bod tonnau disgyrchol yn bodoli, hyd yn oed ar ddechrau'r ganrif ddiwethaf (1916) awgrymodd Albert Einstein llunio o fewn fframwaith Perthnasedd Cyffredinol (GR). Gall un ond rhyfeddu at y galluoedd dyfeisgar y ffisegydd enwog, a oedd yn gallu gwneud casgliadau pellgyrhaeddol o'r fath gyda lleiafswm o ddata gwirioneddol. Ymhlith y nifer o ffenomenau corfforol eraill yn rhagweld y cadarnhad a geir yn y ganrif nesaf (arafu treigl amser, newidiadau mewn ymbelydredd electromagnetig yn y cyfeiriad o meysydd disgyrchiant, ac ati) Mae bron ganfod presenoldeb y math hwn o ryngweithio ton o gyrff, tan yn ddiweddar nid oedd yn bosibl.

Disgyrchiant - rhith?

Yn gyffredinol, yng ngoleuni theori perthynoledd disgyrchiant prin yn rym. Mae hwn yn ganlyniad i'r aflonyddu neu crymedd y continwwm gofod-amser. Gall Enghraifft dda i ddangos rhagdybio hwn yn cael ei ymestyn darn o ddefnydd. O dan y pwysau a roddir ar arwyneb o swmp gwrthrych yn ffurfio toriad. Bydd gwrthrychau eraill yn y cynnig ger anghysondeb hwn yn newid y llwybr eu symudiadau, gan ei fod yn "denu". A pho fwyaf y pwysau y gwrthrych (hirach diamedr a crymedd dyfnder), y mwyaf yw'r "grym o atyniad." Pan fydd yn symud dros y ffabrig, gallwch wylio ymddangosiad "ripples" dargyfeiriol.

Mae rhywbeth tebyg yn digwydd yn y gofod byd. Unrhyw fater solet symud yn gyflym yw ffynhonnell amrywiadau yn nwysedd y gofod ac amser. Mae tonnau disgyrchol gyda osgled sylweddol, cyrff ffurfio gyda llu hynod o fawr neu wrth yrru gyda gyflymiadau mawr.

manylebau corfforol

Amrywiadau yn y metrig gofod-amser amlygu eu hunain wrth i newidiadau yn y maes disgyrchiant. Gelwir hyn hefyd yn ffenomen Crychdonni gofod-amser. tonnau disgyrchol effeithio ar y corff a'r amcanion a dod ar eu traws, gwasgu a'u hymestyn. swm Strain yn fach iawn - o drefn 10 ^-21 o faint gwreiddiol. Yr anhawster cyfan o ganfod ffenomen hon yw bod yn rhaid i'r ymchwilwyr i ddysgu sut i fesur a chofnodi newidiadau hyn gan ddefnyddio'r offer priodol. Mae'r pŵer o ymbelydredd disgyrchiant hefyd yn isel iawn - ar gyfer y system solar gyfan, mae'n ychydig o cilowat.

Mae cyflymder ymlediad y tonnau disgyrchol ychydig yn dibynnu ar nodweddion y cyfrwng cynnal. Osgled oscillation gyda phellter o'r ffynhonnell yn gostwng yn raddol ond byth yn cyrraedd sero. Mae amlder yn gorwedd mewn ystod o sawl degau i gannoedd o hertz. Mae cyflymder tonnau disgyrchol yn y tymor canolig rhyngserol dulliau y cyflymder golau.

tystiolaeth amgylchiadol

Am y tro cyntaf cadarnhad damcaniaethol o fodolaeth tonnau disgyrchol llwyddo i gael y seryddwr Americanaidd Joseph Taylor a Russell Hulse ei gynorthwy-ydd yn 1974. Astudio y Bydysawd drwy telesgop Arsyllfeydd Arecibo (Puerto Rico), ymchwilwyr ddarganfod y Pulsar PSR B1913 + 16 yn cynrychioli system deuaidd o sêr niwtron sy'n cylchdroi o amgylch canolfan gyffredin o màs ar gyflymder onglog cyson (achos prin). Bob cyfnod triniaeth flwyddyn yw 3.75 awr i ddechrau, lleihau i 70 ms. Mae'r gwerth hwn yn gyson â chasgliadau'r hafaliadau GTR sy'n rhagweld y cynnydd mewn cyflymder cylchdro y systemau hyn oherwydd y defnydd o ynni ar gyfer cynhyrchu tonnau disgyrchol. pulsars dwbl a Corrach gwyn gyda ymddygiad tebyg yn ddiweddarach yn fwy Daethpwyd o hyd. Roedd seryddiaeth Radio D. Taylor a R. Hulse y Wobr Nobel mewn Ffiseg am y darganfyddiad o bosibiliadau newydd o astudio meysydd disgyrchiant a ddyfarnwyd yn 1993.

Dwyn tonnau disgyrchol

Mae'r datganiad cyntaf o ganfod tonnau disgyrchol a dderbyniwyd oddi wrth Brifysgol Maryland gwyddonydd Dzhozefa Vebera (UDA) yn 1969. At y diben hwn defnyddiodd y ddau antena disgyrchiant o'u dyluniad eu hunain, wedi'u gwahanu gan bellter o dau gilomedr. Y synhwyrydd soniarus oedd darn silindr-droed hynysu-dirgryniad da o alwminiwm, offer gyda transducers piezoelectric sensitif. Profodd osgled y amrywiadau Weber sefydlog honnir i fod yn fwy na miliwn gwaith yn uwch na'r disgwyl. Nid yw ymdrechion gan ymchwilwyr eraill gan ddefnyddio offer tebyg i ailadrodd y "llwyddiant" y ffisegydd Americanaidd canlyniadau cadarnhaol wedi esgor. Ar ôl ychydig o flynyddoedd o waith Weber yn y maes hwn wedi cael eu cydnabod yn ansolfent, ond rhoddodd ysgogiad i ddatblygu "ffyniant disgyrchiant" ar gyfer galw yn y maes astudio llawer o arbenigwyr. Gyda llaw, Dzhozef Veber hyd ei farwolaeth yn siwr i gymryd tonnau disgyrchol.

Gwella'r offer derbyn

Yn y gwyddonydd Bill 70au Feyrbank (UDA) wedi datblygu dyluniad antena disgyrchiant-don, ei oeri gan heliwm hylifol, gyda'r defnydd o squids - magnetomedr supersensitive. Presennol ar y pryd nad oedd y dechnoleg yn cael ei ganiatáu i weld y dyfeisiwr eich cynnyrch, sylweddolodd yn y "metel".

Yn ôl yr egwyddor hon yn cael ei wneud Auriga y synhwyrydd disgyrchiant yn Labordy Cenedlaethol lenyarskoy (Padova, Yr Eidal). Mae strwythur sail silindr alwminiwm-magnesiwm a hyd o 3 metr a diamedr o 0.6 m. Mae'r pwysau uned derbynnydd o 2.3 tunnell yn cael ei atal dros dro mewn ynysig, oeri i bron absoliwt siambr gwactod sero. Ar gyfer obsesiwn a ysgwyd canfod y resonator cilogram ategol a system mesur yn seiliedig ar gyfrifiaduron. Mae sensitifrwydd penodol y cyfarpar 10 ^-20.

interferometers

Mae sail y weithrediad y synwyryddion tonnau disgyrchol interferometric ymgorffori yr un egwyddorion a ddefnyddir yn y ymyradur Michelson. Allyrru gan ffynhonnell y pelydr laser yn cael ei rannu yn ddwy ffrwd. Ar ôl myfyrdodau lluosog a theithio ar y llifau dyfeisiau ysgwyddau yn cael eu dwyn at ei gilydd unwaith eto, ac mae'r ddelwedd barnwr ymyrraeth derfynol yn cael ei effeithio os yw'r cwrs y pelydrau unrhyw aflonyddwch (ee, tonnau disgyrchol). Offer o'r fath yn cael ei greu mewn llawer o wledydd:

• GEO 600 (Hannover, yr Almaen). Mae hyd y twnnel gwactod 600 metr.
• TAMA (Japan) gyda ysgwyddau ar 300 m.
• Virgo (Pisa, yr Eidal) - prosiect Franco-Eidalaidd ar y cyd, a lansiwyd yn 2007 gyda thri-cilometr twneli hir.
• LIGO (Unol Daleithiau, Môr Tawel Arfordir), gan arwain yr helfa ar gyfer tonnau disgyrchol yn 2002.

Diwethaf werth ystyried yn fwy manwl.

LIGO Uwch

Cychwynnwyd y prosiect gan wyddonwyr yn y Massachusetts a California Sefydliad Technoleg. Yn cynnwys dau arsyllfeydd gwahanu o 3 mil. Km, Louisiana a Washington (dinas Livingston a Hanford) gyda thri interferometers union yr un fath. Mae hyd y twnnel gwactod perpendicwlar yw 4 mil. Mesuryddion. Mae hyn yw'r mwyaf hyd yma strwythurau tebyg sy'n bodoli eisoes. Tan 2011, mae llawer o ymdrechion i ganfod nad yw tonnau disgyrchol wedi esgor unrhyw ganlyniadau. Mae uwchraddio sylweddol (LIGO Uwch) wedi cynyddu sensitifrwydd y cyfarpar yn yr ystod 300-500 Hz fwy na phum gwaith, ac yn y rhanbarth isel-amledd (hyd at 60 Hz) yn bron orchymyn maint, gan gyrraedd gwerth o'r fath chwenychedig 10 ^-21. Dechreuodd y prosiect diweddaru ym mis Medi 2015, ac ymdrechion mwy na mil o weithwyr y cydweithredu wedi cael ei wobrwyo gyda'r canlyniadau.

tonnau disgyrchol yn cael eu canfod

Medi 14, 2015 uwch synwyryddion LIGO mewn 7 ms egwyl a gofnodwyd yn dod i lawr i donnau disgyrchol ein planed o'r digwyddiadau mwyaf a gynhaliwyd ar gyrion y bydysawd gweladwy - yn uno dau dwll mawr du gyda llwythi o 29 a 36 gwaith yn fwy na'r màs solar. Yn ystod y treial, a gynhaliwyd dros 1.3 Ga ôl, mewn mater o eiliadau i ymbelydredd tonnau disgyrchol gwariodd tua thair fasau solar o fater. amledd sefydlog tonnau disgyrchol cychwynnol yn 35 Hz, ac uchafswm gwerth brig y lefel cyrraedd yn 250 Hz.

Roedd y canlyniadau a gafwyd yn destun dro ar ôl tro i brofi a thriniaeth cynhwysfawr, torri yn ofalus i ffwrdd dehongliadau amgen o'r data. Yn olaf, ar 11 Chwefror y llynedd ar ganfod uniongyrchol y ffenomen a ragwelwyd gan Einstein, cyhoeddwyd i'r gymuned byd.

Ffaith darlunio gwaith Titanic o ymchwilwyr: osgled y fraich oscillation o faint yw 10 ^-19 m - y gwerth hwn gymaint o weithiau yn llai na diamedr atom, faint ganddo llai o oren.

rhagolygon yn y dyfodol

Mae'r darganfyddiad unwaith eto yn cadarnhau bod y theori perthynoledd cyffredinol - nid yn unig yw set o fformiwlâu haniaethol, a golwg hollol newydd ar hanfod tonnau disgyrchol a disgyrchiant yn ei gyfanrwydd.

Mewn astudiaethau pellach, mae gwyddonwyr yn obeithiol iawn ar y prosiect ELSA: creu ymyradur cylchdroi'r anferth creu gyda ysgwyddau tua 5 miliwn km, gallu canfod hyd yn oed mân perturbations o meysydd disgyrchiant. Adfywio'r gwaith yn y cyfeiriad hwn yn gallu dweud llawer am y camau sylfaenol o ddatblygiad y bydysawd, y prosesau, y sylw bod mewn bandiau traddodiadol yn anodd neu'n amhosibl. Nid oes amheuaeth dyllau hynny du, tonnau disgyrchol, a fydd yn cael eu gosod yn y dyfodol, llawer o sôn am fyd natur.

Ar gyfer yr astudiaeth o ymbelydredd disgyrchiant crair, yn gallu siarad am y munudau cyntaf ein byd ar ôl y Glec Fawr, bydd angen offer o le yn fwy sensitif. ), но его реализация, по заверениям специалистов, возможна не ранее, чем через 30-40 лет. Mae'r prosiect hwn yn bodoli (Big Bang Sylwedydd), ond mae ei weithrediad, y sicrwydd o arbenigwyr, mae'n bosibl heb fod yn gynharach na 30-40 mlynedd.