|  | 13 февраля 2016 | Новости науки и техники

Ученые эксперимента LIGO официально подтвердили факт обнаружения гравитационных волн, являющихся последней частью загадок Общей теории относительности

Гравитационные волны


Представители международной группы ученых эксперимента Advanced LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), в состав которой входят и ученые из Московского государственного университета имени Ломоносова, сделали официальное объявление относительно факта, который может стать одним из самых больших прорывов в физике за прошедшие сто лет. Этим фактом является регистрация гравитационных волн, неуловимой и загадочной "ряби" пространственно-временного континуума, существование которых в 1916 году предсказал Альберт Эйнштейн в рамках его Общей теории относительности.

Возможность регистрации гравитационных волн является совершенно новым методом наблюдения за явлениями, происходящими далеко в глубинах Вселенной. При помощи этих волн можно узнать о событиях, за которыми невозможно наблюдать напрямую при помощи оптических и радиотелескопов, но слабые гравитационные отголоски которых беспрепятственно проходят через бездну космического пространства.

Первые гравитационные волны были зарегистрированы 14 сентября 2015 года обсерваторией Advanced LIGO, два независимых датчика которой находятся в Ливингстоне, штат Луизиана, и Ханфорде, штат Вашингтон. Источником этих гравитационных волн, которые с достаточно большой амплитудой достигли Земли, стало столкновение двух массивных черных дыр, масса которых превышает массу Солнца в 29 - 36 раз, произошедшее на удалении 1.3 миллиарда световых лет, т.е. произошедшее 1.3 миллиарда лет назад. Во время этого столкновения образовалась одна черная дыра с массой в 62 солнечных массы, а материя, массой в три раза больше массы материи Солнца, превратилась в течение нескольких микросекунд в энергию с пиковой мощностью, в 50 раз превышающей постоянный уровень энергии, выделяемой в видимой нам части Вселенной.

Оборудование обсерватории LIGO работает, многократно отражая лучи лазеров, которые проходят через 4-километровые туннели, располагающиеся под прямым углом относительно друг друга. Рядом с системой зеркал расположены сверхчувствительные датчики движения, которые регистрируют малейшие отклонения лазерного луча, происходящие под воздействием гравитационных волн в момент, когда они проходят в области Земли. Чувствительность всей системы столь высока, что датчики могут зарегистрировать отклонение луча лазера на величину, меньшее, чем тысячная часть от диаметра протона.

Данные датчиков LIGO


Следует отметить, что такие возможности обсерватория LIGO получила не так уж и давно после процедуры глубокой модернизации. А собственно этот эксперимент был предложен к реализации в качестве детектора гравитационных волн более 50 лет назад учеными из Калифорнийского технологического института и Массачусетского технологического института.

"Наблюдения за гравитационными волнами позволили нам достичь нашей амбициозной цели, к которой мы упорно шли на протяжении пяти десятков лет" - рассказывает Дэвид Х. Рейц (David H. Reitze), ученый из Калифорнийского технологического института и руководитель лаборатории LIGO, - "Нам удалось обнаружить это неуловимое явление, которое помогает объяснить более глубже "работу" Вселенной. Примечательно, что данное открытие было сделано немногим позже 100-летнего юбилея Общей теории относительности Альберта Эйнштейна".

Напомним нашим читателям, что Общая теория относительности после ее публикации буквально перевернула с ног на голову понимание учеными сил гравитации, показав неразрывную связь между материей, пространством и временем. Из этого родилась четырехмерная структура Вселенной, где материя, энергия и гравитация являются связанными друг с другом элементами, взаимодействие которых при определенных условиях должно порождать гравитационные волны. Однако, во время разработки Общей теории относительности и несколько позже человечество не обладало средствами и технологиями, позволяющими зарегистрировать очень и очень слабую рябь пространственно-временного континуума. Это стало возможным лишь в последнее время благодаря появлению новых самых высокочувствительных датчиков и массы других сопутствующих технологий.

И в заключении следует отметить, что все работы в рамках эксперимента Advanced LIGO проводятся LIGO Scientific Collaboration (LSC), объединением, в состав которых входит тысяча ученых из университетов 15 различных стран. К делу разработки, производства и тестирования оборудования и датчиков для этого эксперимента приложили свои знания и руки ученые более чем из 90 различных университетов и научно-исследовательских организаций. А в деле первичной обработки собираемой информации привлечено около 250 студентов из разных высших учебных заведений.





Ключевые слова:
Advanced, LIGO, Лазер, Гравитация, Волны, Столкновение, Черная, Дыра, Теория, Относительность, Альберт Эйнштейн

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Эксперимент LIGO зарегистрировал третий пакет гравитационных волн от столкн ...
  • Космический гамма-телескоп Fermi помог сузить область поисков источника гра ...
  • Эксперимент Advanced LIGO открывает новый сезон охоты на гравитационные вол ...
  • Интерферометр Advanced LIGO готовится к началу нового сезона охоты за грави ...
  • Ученые открывают новый сезон охоты на гравитационные волны от черных дыр.




  • 13 февраля 2016 08:03
    #1 Написал: kt315b

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Получается что остальные интерферометры совершенно бестолковые инструменты, если слияние черных дыр для них слишком слабое возмущение, что они вообще способны зарегистрировать?
        
    13 февраля 2016 11:35
    #2 Написал: ignatievva

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Самое прикольное то, что черные дыр нет, они математическая абстракция, а тут ещё каким то образом две дыре повстречались и вращаются друг вокруг друга, и это все испускает гравитационные волны которых тоже в природе не существует....Великая вещь, компьютерное моделирование....
        
    13 февраля 2016 13:17
    #3 Написал: Strilec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    У фізиці якщо є поле, то є і хвилі.
    Є електромагнітне поле - є електромагнітні хвилі.
    Є гравітаційне поле - є гравітаційні хвилі. Інша справа, що їх важко зареєструвати - аж тепер змогли, після десятків років безуспішності.
    Але тут не треба нічого "геніально" передбачати-відкривати, треба тільки шукати способи реєстрації, а потім використання.
    Це справді дуже радісна подія після тих десятиліть марних зусиль - накінець гравіхвилі зареєстровані!
    Але тут нема й тіні-натяку на "відкриття".
        
    13 февраля 2016 13:30
    #4 Написал: MaxIvanov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 394
    kt315b,
    Видимо гравитационные волны это не гравитация, это типа волны пространства. Это как волна на море, не вода.
        
    13 февраля 2016 15:17
    #5 Написал: Burglar2k

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    А ведь корни этого "великого" LIGO идут из советской науки, но об этом везде умалчивают, перепечатывая зарубежные публикации о "мега-открытии", где, конечно же, не похвалят советских ученых.
    Наиболее распространены два типа детекторов гравитационных волн. Один из типов, впервые реализованный Джозефом Вебером (Мэрилендский университет) в 1967, представляет собой гравитационную антенну — как правило, это металлическая массивная болванка, охлаждённая до низкой температуры. Размеры детектора при падении на него гравитационной волны изменяются, и если частота волны совпадает с резонансной частотой антенны, амплитуда колебаний антенны может стать настолько большой, что колебания можно детектировать. В пионерском эксперименте Вебера антенна представляла собой алюминиевый цилиндр длиной 2 м и диаметром 1 м, подвешенный на стальных проволочках; резонансная частота антенны составляла 1660 Гц, амплитудная чувствительность пьезодатчиков — 1016 м. Вебер использовал два детектора, работавших на совпадения, и сообщил об обнаружении сигнала, источником которого с наибольшей вероятностью был центр Галактики. Однако независимые эксперименты не подтвердили наблюдений Вебера. Из действующих в настоящее время детекторов по такому принципу работает сферическая антенна MiniGRAIL (Лейденский университет, Голландия), а также антенны ALLEGRO, AURIGA, EXPLORER и NAUTILUS.
    В другом типе экспериментов по детектированию гравитационных волн измеряется изменение расстояния между двумя пробными массами с помощью лазерного интерферометра Майкельсона. Впервые предложение об использовании интерферометра Майкельсона для непосредственного обнаружения гравитационных волн было предложено в 1962 году советскими физиками М. Е. Герценштейном и В. И. Пустовойтом [ЖЭТФ, 43, 605,1962, см.также Soviet Physics JETP,v.16,#2, 433, 1963) ]. В двух длинных (длиной в несколько сот метров или даже километров) перпендикулярных друг другу вакуумных камерах подвешиваются зеркала. Когерентный свет, например лазерный луч, расщепляется, идёт по обеим камерам, отражается от зеркал, возвращается обратно и вновь соединяется. В «спокойном» состоянии длины подобраны так, что эти два луча после воссоединения в полупрозрачном зеркале гасят друг друга (деструктивно интерферируют), и освещённость фотодетектора оказывается нулевой. Но стоит лишь какому-нибудь из зеркал сместиться на микроскопическое расстояние (причём речь идёт о расстоянии на порядки меньше световой волны — о тысячных долях размера атомного ядра), как компенсация двух лучей станет неполной и фотодетектор уловит свет.
    В настоящее время гравитационные телескопы такого типа работают в рамках американо-австралийского проекта LIGO (наиболее чувствительный), немецко-английского GEO600, японского TAMA-300 и франко-итальянского VIRGO.
        
    13 февраля 2016 16:51
    #6 Написал: Strilec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Burglar2k,
    волею долі я колись був близько від цих речей, влаштуватись на роботу в групу, яка проводила експеримент якраз із алюмінієвим резонатором, завадила тільки відсутність потрібної прописки.
    Але енний час крутився і брав участь у розмовах. Варіантів обговорювалось безліч. Бо придумати, запропонувати варіант - це навіть не півсправи, Це - мікродолька, один атом від тої справи. Це дуууууже багато людей уміють.
    А от зробити, реалізувати! Саме в цій фазі практично ВСЕ. Саме ця фаза розрізняє, хто реально рухає ВСІ земні справи, серед них і науку, а хто - ля-ля.
    Тому, така се ля ва, саме ось ці вчені ЗДІЙСНИЛИ. А не ті, хто черговий раз "знайшов сокирку під лавкою" і запропонував інтерферометр Майкельсона. Бо саме той інтерферометр у такій ситуації - річ абсолютно САМООЧЕВИДНА, жодної фантазії не треба. А хто перший скаже щось самоочевидне - має значення хіба що для судів, які виясняють, хто перший запропонував скругляти кути гаджетів - Епл, чи це взагалі нерозумно виясняти.
    Тим більше, що абсолютно ясно, що, оскільки тут самоочевидність, то не вони перші до того доперли - вони перші взяли на себе труд опублікувати для всіх із якимось уже розрахунком, а не тільки впевненістю без цифр. Це добре. Але це не віха в історії - аж ніяк.
        
    13 февраля 2016 20:34
    #7 Написал: Джон

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    MaxIvanov - Гравитационная волна - это ничто иное, как периодическое изменение силы гравитации. Наши земные приливы и отливы так же являются результатом этого явления.
        
    14 февраля 2016 00:34
    #8 Написал: radio

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Джон,
    Нет, в ОТО гравитационные волны это волны метрики пространства-времени. Амплитуда их падает пропорционально расстоянию. Обычная же ньютоновская гравитационная сила падает от расстояния в квадрате.
    Приливы и отливы это классическая физика.
        
    14 февраля 2016 02:15
    #9 Написал: Nik_1712

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Самое прикольное не то, есть ли черные дыры, а то, что выдали желаемое за действительное. "Линейка", которой производят все замеры, растягивается и сжимается вместе с пространством, которое она должна измерять, то же происходит и с лучами лазера, и с углами отражения и преломления. Ведь не только объекты, но и само пространство - время искривляется, растягивается и сжимается Только находясь вне данного пространственно - временного континуума можно зарегистрировать его изменения. Не возможно ползая по поверхности двухмерной реальности увидеть трехмерный объект. Точно так же и в данном случае.
        
    14 февраля 2016 11:33
    #10 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1020
    Цитата: Nik_1712
    "Линейка", которой производят все замеры, растягивается и сжимается вместе с пространством, которое она должна измерять, то же происходит и с лучами лазера, и с углами отражения и преломления. Ведь не только объекты, но и само пространство - время искривляется, растягивается и сжимается Только находясь вне данного пространственно - временного континуума можно зарегистрировать его изменения.
    так и есть! Гравитация влияет не только на объект измерения, а и на инструмент измерения, особенно при таких масштабах. Но для того и использовали перпендикулярные плоскости, дабы уменьшить влияние на инструмент измерения, на который действует гравитация направленно из определенной точки вселенной.


    --------------------
        
    14 февраля 2016 13:53
    #11 Написал: radio

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Nik_1712,
    Ничего, что свет, отклонённый Солнцем чуть запаздывает? А отклонённый космической гравитационной линзой приходит с разницей в годы из-за разной кривизны. И у лазерной "линейки" LIGO тоже набегает фаза из-за изменения оптической длины.
        
    14 февраля 2016 16:37
    #12 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 512
    Цитата: Nik_1712
    Только находясь вне данного пространственно - временного континуума можно зарегистрировать его изменения. Не возможно ползая по поверхности двухмерной реальности увидеть трехмерный объект.

    Увидеть - нельзя. Однако с помощью определенных измерений "ощутить" кривизну собственного пространства не выходя за его рамки, вполне возможно. Геометрия, которая верна для абсолютно плоского пространства начинает нарушаться при любом его искривлении. Сумма углов в треугольнике (или пирамиде в случае трехмерного пространства) перестанет быть константой и станет зависеть от размеров треугольника или его ориентации, и это могут измерить исследователи не выходя за рамки собственного пространства. Весь вопрос лишь в точности измерений, поскольку кривизна может быть крайне незначительной в доступной области и масштабе измерений. Абсолютно та же история и с гравитационными волнами - их источник взаимодействие любых масс, однако они настолько незначительны по амплитуде, что чтобы мы могли их обнаружить доступными нам средствами нужно было поймать какое-то грандиозное событие галактических масштабов. Вот его наконец и поймали. Причем, достоверность достаточно высока, поскольку никакие иные события не вызывали такой реакции данного измерительного инструмента.
        
    15 февраля 2016 11:18
    #13 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 305
    Цитата: ignatievva
    Самое прикольное то, что черные дыр нет, они математическая абстракция, а тут ещё каким то образом две дыре повстречались и вращаются друг вокруг друга, и это все испускает гравитационные волны которых тоже в природе не существует....Великая вещь, компьютерное моделирование....



    Ну да ну да... Не только чёрных дыр нет, нет вообще ничего! wink Есть только информация lol И вваще мы живём в Матрице winked

    Цитата: Strilec
    Є електромагнітне поле - є електромагнітні хвилі.


    Есть магнитное поле и есть электрическое поле, и эти два кота могут гулять как по отдельность так и вместе. А ещё есть то что мы назывем аннигиляцией електрона и позитрона и тоже считаем это электромагнитной волной. Но разве можно сравнивать человека зачатого непалкой и непальцем с человеком, зачатым не палкой и не пальцем ? tongue

    Цитата: radio
    Джон,
    Нет, в ОТО гравитационные волны это волны метрики пространства-времени. Амплитуда их падает пропорционально расстоянию. Обычная же ньютоновская гравитационная сила падает от расстояния в квадрате.
    Приливы и отливы это классическая физика.


    Господа, вы оба не совсем правы. Метрика пространства-времени действительно изменяется при переходе от одной квантовой точки пространства-времени к другой на определённое значение в определённом столбце и строке матрицы. Но ничёго общего этот процесс с волной не имеет, разве-что любую кривую считать волной (струной), что в принципе допустимо. Но не следует забывать что ОТО построено ТОЛЬКО для гравитационного взаимодейтсвия, а частиц участвующих ТОЛЬКО в гравитационном взаимодействии всего 4, остальные 24 участвуют как в гравитационном так и в электрическом или магнитном или слабо-сильном. Говоря проще, нельзя создать ткань используя только горизонтальные или вертикальные нити - получится занавес, а не ткань, для создания ткани необходимо пересечение (заплетание) горизонтальных нитей с вертикальными. К тому-ж любимое выражение дяди Альберта знаете какое - "в первом приближении" lol Исходя из всего вшесказанного ОТО нельзя считать полноценной теорией...
        
    15 февраля 2016 12:00
    #14 Написал: Strilec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Bond013,
    Есть магнитное поле и есть электрическое поле, и эти два кота могут гулять как по отдельность так и вместе.

    Ну, якщо вже говорити точно, то те ж електричне поле ОКРЕМО може тільки БУТИ, а от окремо ГУЛЯТИ. тобто змінюватись у нього ну ніяк не вийде - всененодмінно з’явиться і поле магнітне. Аналогічно й магнітному "погуляти" на самоті не вийде - так само з’явиться дорогоцінна друга половина - електричне. Тільки "побути". Тобто статично.
    Втім, особливо суворі фізики взагалі бачать магнітне поле не як окрему сутність, а як породження електричного. Бо нема ж або як мінімум не знайдені магнітні монополі. Тому - яке воно, нафіг, поле? Воно тільки вихор електричного...
    Ну а щодо дяді Альберта, то він там на небі, чи де він там, може тільки понасміхатися з потомків, які з його "перших наближень" зробили щось типу релігії.
    Як із цим експериментом, наприклад. Яке це торжество теорії відносності? Це на всі 100% торжество впертої праці експериментаторів, які вклали шалено зусиль. Й та теорія у всьому тому мала значення аж 0,000000000000.....
        
    15 февраля 2016 12:43
    #15 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 305
    Цитата: Strilec
    Ну, якщо вже говорити точно, то те ж електричне поле ОКРЕМО може тільки БУТИ, а от окремо ГУЛЯТИ


    Вы правы, я неверно выразился, слово "гулять" неприменимо в данном случае. Лучше было использовать выражение - прямолинейное распространение в приоритетном для электрического поля направлении. И чтобы изменить електрическое поле, нам нужно вызвать изменение другого поле в конкретной точке пространства-времени (не объязательно магнитное, это можно сделать слабо-сильным взаимодействием или гравитационным). НО! Поскольку, как я вижу квантовую природу мира, переносчиков магнитного поля больше всего в природе, то наиболее вероятно изменение электрического поля будет вызвано именно магнитным полем. И наоборот, наиболее вероятно изменение магнитного поля будет вызвано именно изменением электрического поля. Тем не менее, как электрическое так и магнитное поле могут и существуют сами по себе.

    Цитата: Strilec
    Ну а щодо дяді Альберта, то він там на небі, чи де він там, може тільки понасміхатися з потомків, які з його "перших наближень" зробили щось типу релігії.


    +1

    Цитата: Strilec
    Й та теорія у всьому тому мала значення аж 0,000000000000.....


    Ну не говорите, всё-ж много теория дала и предсказала. И самое главное из этого - не выявление гравволны, а то что дядя Альберт начал нелёгкий процесс "перестройки мозгов" учёных, который всё-ещё идет и идёт... Очень и очень жаль что он родился так рано, вот будь у него современная информация об устройстве мира возможно Теория Всего уже лежала бы в школах в качестве учебников fellow
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.