Ο κόσμος της φυσικής ήταν σε μια tizzy για τις τελευταίες εβδομάδες ως tweets και φήμες υποδηλώνουν ότι οι επιστήμονες μπορεί να έχουν εντοπίσει long-αναζητούνται κυματισμούς στο χώρο-χρόνο που ονομάζεται βαρυτικά κύματα. Ενώ μερικά από αυτά είναι εικασίες, υπάρχουν κάποια στοιχεία που υποδηλώνουν ότι οι ερευνητές στο παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων (LIGO) μπορούν να συναντήσουν τις πρώτες άμεσες αποδείξεις για αυτά τα κύματα από τότε που ο Albert Einstein πρότεινε την ύπαρξή τους πριν από έναν αιώνα στη γενική του θεωρία της σχετικότητας.
σχετικό περιεχόμενο
- Βαρύ κύματα απεργία δύο φορές
- Μετά από έναν αιώνα αναζήτησης, εντοπίσαμε τελικά κύματα βαρύτητας
- Επτά απλοί τρόποι που γνωρίζουμε ο Αϊνστάιν ήταν σωστός (για τώρα)
- Τα δεδομένα Apollo-Era βοηθούν τους επιστήμονες να αναζητούν βαρυτικά κύματα
Εδώ είναι πέντε πράγματα που πρέπει να γνωρίζετε για τα κύματα βαρύτητας για να προετοιμαστείτε για την επερχόμενη ανακοίνωση.
Τι είναι?
Εάν σκέφτεστε το σύμπαν ως έναν τεράστιο ωκεανό, τα κύματα βαρύτητας είναι σαν τις κυματιστές που προκαλούνται όταν πέφτει ένα αντικείμενο στην επιφάνεια του. Σύμφωνα με τη θεωρία του Αϊνστάιν, οι μεταβολές στην επιτάχυνση των μαζικών αντικειμένων στο διάστημα, όπως τα αστέρια νετρονίων και οι μαύρες τρύπες, ξεκινούν αυτές τις ακτινοβολούμενες κυματιστές διαμέσου του ιστού του χωροχρόνου - με τις πιο δραματικές επιπτώσεις από τις συγκρούσεις, γράφει ο Joshua Sokol για το New Scientist .
Γιατί είναι τόσο μεγάλη υπόθεση;
Τα κύματα της βαρύτητας όχι μόνο θα υποστήριζαν περαιτέρω τη σχετικότητα, αλλά θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν τους επιστήμονες να μελετήσουν πολλά μυστήρια φαινόμενα στον Κόσμο. Οι αστρονόμοι σαρώνουν τώρα τον ουρανό χρησιμοποιώντας το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, το οποίο αποκαλύπτει διαφορετικούς τύπους αντικειμένων ανάλογα με το μήκος κύματος. Τα κύματα της βαρύτητας θα ήταν "ο πιο άμεσος τρόπος μελέτης του μεγάλου μέρους του σύμπαντος που είναι σκοτεινό", λέει ο Γκίσεμ Γουέμπερ, ο επιστήμονας της LISA Pathfinder. Τα κύματα περνούν από αλλιώς δύσκολες στο σημείο σώματα, παρέχοντας μια ματιά στις μυστηριώδεις μορφές που θα ήταν παρόμοιες να τις δούμε σε ένα εντελώς νέο μήκος κύματος.
Αν και ασαφής, αυτές οι κυματισμοί είναι επίσης κεντρικές σε πολλές θεωρίες σχετικά με τις πρώτες αρχές του σύμπαντος. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι το σύμπαν πέρασε μια περίοδο ταχείας επέκτασης στα δευτερόλεπτα μετά το Big Bang. Τα κύματα βαρύτητας που δημιουργήθηκαν σε αυτή την ταχεία περίοδο εμφάνισης θα είχαν στρεβλωθεί μέσα από το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, την αρχαιότερη ακτινοβολία που διαπερνά το σύμπαν. Οι κυματισμοί θα αφήσουν ένα σημάδι σαν δακτυλικό αποτύπωμα που θα μπορούσε να ανιχνευθεί στις αρχές της ύπαρξης. Το LIGO έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει πιο πρόσφατα κύματα, κοσμικά, αλλά απλά αποδεικνύοντας ότι υπάρχουν, θα είναι ένα μεγάλο βήμα.
Πώς τους αναζητούν οι επιστήμονες;
Οι περισσότεροι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων λειτουργούν προσπαθώντας να εντοπίσουν μικρές αλλαγές στην απόσταση μεταξύ αντικειμένων που χωρίζονται από ένα γνωστό ποσό, αναφέρει Maddie Stone για Gizmodo. Η ιδέα είναι ότι ένα κύμα που διέρχεται από τη Γη θα συρρικνούσε το χωροχρόνο με έναν τρόπο που αλλάζει αυτή την απόσταση.
Υπάρχουν διάφορα πειράματα σε εξέλιξη που βασίζονται σε όλο τον κόσμο, όπου ο καθένας δοκιμάζει διαφορετικές τεχνικές. Το LIGO, για παράδειγμα, έχει δύο ανιχνευτές που απέχουν σχεδόν 2.000 μίλια και συγκεντρώνει δεδομένα από 75 παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο για την ανίχνευση και τριγωνισμό πιθανών σημάτων από τα κύματα βαρύτητας που διέρχονται από τη Γη. Άλλοι ερευνητές πρότειναν τη χρήση πολύ ευαίσθητων ατομικών ρολογιών για την ανίχνευση των χρονικών στρεβλώσεων και η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος ξεκίνησε πρόσφατα έναν δορυφόρο που θα δοκιμάσει τεχνολογία που θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να σχεδιάσουν νέους τρόπους μέτρησης των ελάχιστων διακυμάνσεων στο διάστημα.
Γιατί είναι τόσο δύσκολο να εντοπιστούν;
Όταν ρίχνετε μια πέτρα σε ένα σώμα νερού, οι κυματισμοί γίνονται μικρότεροι όσο μακρύτερα κινούνται από το επίκεντρο. Τα κύματα βαρύτητας ακολουθούν την ίδια βασική αρχή. Ο χώρος είναι τεράστιος και οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πολλές από τις πηγές βαρυτικών κυμάτων είναι όργανα που αιωρούνται στις άκρες του σύμπαντος, πράγμα που σημαίνει ότι οποιαδήποτε σήματα που φτάνουν στη Γη θα είναι εξαιρετικά λιποθυμητά και δύσκολα απομονωμένα. Τα περισσότερα παρατηρητήρια που αναζητούν βαρυτικά κύματα πρέπει να χτενιστούν για μικροσκοπικές στρεβλώσεις στον ιστό του χωροχρόνου - οι ανιχνευτές LIGO, για παράδειγμα, μπορούν να μετρήσουν μετατοπίσεις τόσο μικρές όσο δέκα χιλιάδες σε σχέση με τη διάμετρο ενός πρωτονίου, γράφει ο Sokol.
Περιμένετε, γιατί αυτός ο ήχος είναι γνωστός;
Δεν είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες ανακοίνωσαν την ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων. Το 2014 οι αστρονόμοι που εργάζονται με το παρατηρητήριο BICEP2 κοντά στο Νότιο Πόλο, δήλωσαν ότι βρήκαν στοιχεία για βαρυτικά κύματα από την αυγή του σύμπαντος. Αλλά αυτό αποδείχθηκε ψευδής συναγερμός που προκαλείται από την κοσμική σκόνη. Το LIGO είχε επίσης τα δικά του ψεύτικα θετικά στο παρελθόν. Το 2010, πριν αναβαθμιστεί το παρατηρητήριο στην τρέχουσα ευαισθησία του, οι ερευνητές ανίχνευσαν τι νόμιζαν ότι ήταν ενδεικτικό για ένα βαρυτικό κύμα, αλλά αργότερα συνειδητοποίησε ότι ήταν απλώς ένα σήμα που οι δικοί τους επιστήμονες έκαναν για να ελέγξουν αν μπορούσαν να πουν τη διαφορά μεταξύ ενός ψεύτικου σήματος και το πραγματικό πράγμα.
Παρόλο που δεν θα γνωρίζουμε με βεβαιότητα τι συνέβη στο LIGO μέχρι την Πέμπτη, υπάρχουν στοιχεία στα δημόσια αρχεία του παρατηρητηρίου που δείχνουν ότι θα μπορούσαν πραγματικά να βρεθούν σε κάτι αυτή τη φορά. Από τη στιγμή που το τρέχον πείραμα ξεκίνησε τον περασμένο Σεπτέμβριο, τα αρχεία καταγραφής δείχνουν ότι οι ερευνητές του LIGO έχουν παρακολουθήσει τουλάχιστον τρεις διαδρομές σε διάφορα μέρη του ουρανού, αναφέρει ο Sokol. Θα μπορούσε να είναι ένας άλλος ψευδής συναγερμός, αλλά προς το παρόν, οι φυσικοί, οι αστρονόμοι και οι ενθουσιώδες του χώρου περιμένουν με αυξανόμενο ενθουσιασμό.
