Открытие века: Что такое гравитационные волны и как их оседлать?
12 февраля 2016 года
В общих чертах и весьма упрощенно: PanARMENIAN.Net расскажет об открытии, ответив на пять основных вопросов, волнующих общественность.
Что было обнаружено?
Ученые зафиксировали гравитационные волны, предсказанные Альбертом Эйнштейном еще в 1915 году, когда он разработал свою Общую теорию относительности (ОТО). Теория успешно описывает гравитацию (силу притяжения между массивными объектами) через искривление пространства-времени. Эйнштейн предсказывал, что массивные тела, движущиеся с ускорением, должны излучать так называемые гравитационные волны. Обычные, например – звуковые волны представляют собой колебания молекул воздуха или другой среды. Гравитационные волны сложнее – это возмущения самого пространства-времени, движущиеся со скоростью света. Поскольку гравитация на много порядков слабее других фундаментальных взаимодействий, ученым до сих пор не удавалось их зафиксировать.
Схематическое изображение испускания гравитационных волн двумя массивными вращающимися объектами.
Кто обнаружил?
Коллаборация LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) является одним из крупнейших и амбициозных научных проектов современности. По сути – это лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, создание которой было предложено еще в 1992 году. Проект финансируется американским Национальным научным фондом. Достигая по стоимости 365 миллионов долларов, этот проект представляет собой растущую с каждым годом группу исследователей: около 40 научно-исследовательских институтов и 600 отдельных ученых, работают над анализом данных, поступающих с LIGO и других обсерваторий. В состав LIGO входят два крупных лазерных интерферометра, расположенные неподалеку от Ливингстона (штат Луизиана) и Хэнфорда (Вашингтон) и удаленные друг от друга на 3002 километра. Интерферометры, длина которых составляет 4 километра, собраны по Г-образной схеме, то есть состоят из двух перпендикулярно расположенных равновеликих плечей. Прохождение гравитационной волны через интерферометр способно менять длину одного плеча относительно другого, что должно сдвигать фазу излучения в этом плече и влиять на картину интерференции.
Интерферометр LIGO.
Как были обнаружены гравитационные волны?
Именно описанный выше сдвиг фазы и был зафиксирован. Источником гравитационных волн оказалось слияние двух черных дыр на расстоянии 1.3 миллиарда световых лет от Земли (то есть, событие произошло 1.3 миллиарда лет назад). Черные дыры имели массу около 29 и 36 масс Солнца. Было зафиксировано повышение частоты колебаний со временем - как раз то, что предсказывает ОТО для сливающихся массивных объектов (чем ближе они подходят друг к другу, тем выше частота вращения и частота испускаемых гравитационных волн). Анализ полученного сигнала занял около месяца.
Одно из зеркал интерферометра.
Почему это важно?
Гравитационные волны – прямое следствие, предсказанное ОТО. Открытие является еще одним научно доказанным подтверждением теории. С точки зрения фундаментальной науки – обнаружение и исследование гравитационных волн предоставляет совершенно новый и значительно более точный инструмент для исследования Вселенной, оно будет также способствовать зарождению так называемой гравитационной астрономии. С другой стороны, тщательный анализ данных – возможность лучше понять гравитационное взаимодействие.
Явление интерференции волн на примере ряби на водной поверхности.
Что это даст?
Простому обывателю – ничего, кроме знания, что наука сделала очередной крупный скачок вперед. Как продолжение предыдущего вопроса: появится возможность заглянуть дальше в прошлое Вселенной, для лучшего понимания механизмов ее эволюции в самый ранний период. Однако, важнее перспектива разработки полноценной теории квантовой гравитации – главной мечты всех физиков, так называемой «теории всего», ведь на квантовом уровне гравитационное взаимодействие описано не полностью. Данное открытие обещает и такую возможность.
Источники
править
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.
