აიქნიეთ ხელი და გრავიტაციული ტალღები მთელ სამყაროს მოერევა.
ს.პოპოვი, მ.პროხოროვი. სამყაროს მოჩვენებათა ტალღები

ასტროფიზიკაში მოხდა მოვლენა, რომელსაც ათწლეულების განმავლობაში ელოდნენ. ნახევარი საუკუნის ძიების შემდეგ საბოლოოდ აღმოაჩინეს გრავიტაციული ტალღები, რყევები თავად სივრცე-დროში, რომელიც იწინასწარმეტყველა აინშტაინმა ასი წლის წინ. 2015 წლის 14 სექტემბერს განახლებულმა LIGO-ს ობსერვატორიამ დააფიქსირა გრავიტაციული ტალღის აფეთქება, რომელიც წარმოიქმნა 29 და 36 მზის მასის ორი შავი ხვრელის შერწყმის შედეგად შორეულ გალაქტიკაში, დაახლოებით 1,3 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე. გრავიტაციულ-ტალღური ასტრონომია ფიზიკის სრულფასოვან დარგად იქცა; მან სამყაროს დაკვირვების ახალი გზა გაგვიხსნა და საშუალებას მოგვცემს შევისწავლოთ ძლიერი გრავიტაციის ეფექტი, რომელიც ადრე მიუწვდომელი იყო.

Გრავიტაციული ტალღები

გრავიტაციის თეორიები შეიძლება განსხვავებული იყოს. ყველა მათგანი ერთნაირად კარგად აღწერს ჩვენს სამყაროს, სანამ ჩვენ შემოვიფარგლებით მისი ერთი გამოვლინებით - ნიუტონის უნივერსალური მიზიდულობის კანონით. მაგრამ არსებობს სხვა, უფრო დახვეწილი გრავიტაციული ეფექტები, რომლებიც ექსპერიმენტულად იქნა გამოცდილი მზის სისტემის მასშტაბებზე და ისინი მიუთითებენ ერთ კონკრეტულ თეორიაზე - ფარდობითობის ზოგად თეორიაზე (GR).

ფარდობითობის ზოგადი თეორია არ არის მხოლოდ ფორმულების ერთობლიობა, ის არის გრავიტაციის არსის ფუნდამენტური ხედვა. თუ ჩვეულებრივ ფიზიკაში სივრცე ემსახურება მხოლოდ ფონს, ფიზიკურ ფენომენებს, მაშინ ზოგად ფარდობითობაში ის თავად ხდება ფენომენი, დინამიური სიდიდე, რომელიც იცვლება ზოგადი ფარდობითობის კანონების შესაბამისად. სივრცე-დროის ეს დამახინჯებები ბრტყელ ფონზე - ან, გეომეტრიის ენაზე, სივრცე-დროის მეტრიკის დამახინჯებები - იგრძნობა გრავიტაციად. მოკლედ, ზოგადი ფარდობითობა ავლენს გრავიტაციის გეომეტრიულ საწყისს.

ფარდობითობის ზოგად თეორიას აქვს უმნიშვნელოვანესი პროგნოზი: გრავიტაციული ტალღები. ეს არის სივრცე-დროის დამახინჯება, რომელსაც შეუძლია „წყაროს დაშორება“ და თვითშენარჩუნების მიზნით, გაფრენა. ეს თავისთავად გრავიტაციაა, არავის, საკუთარი. ალბერტ აინშტაინმა საბოლოოდ ჩამოაყალიბა ფარდობითობის ზოგადი თეორია 1915 წელს და თითქმის მაშინვე მიხვდა, რომ მისი განტოლებები ასეთი ტალღების არსებობის საშუალებას იძლეოდა.

როგორც ნებისმიერი პატიოსანი თეორია, ზოგადი ფარდობითობის ასეთი მკაფიო პროგნოზი ექსპერიმენტულად უნდა დადასტურდეს. ნებისმიერ მოძრავ სხეულს შეუძლია გრავიტაციული ტალღების გამოსხივება: პლანეტები, ზევით გადაყრილი ქვა და ხელის ტალღა. თუმცა, პრობლემა ის არის, რომ გრავიტაციული ურთიერთქმედება იმდენად სუსტია, რომ არცერთ ექსპერიმენტულ ინსტალაციას არ შეუძლია გამოავლინოს გრავიტაციული ტალღების ემისია ჩვეულებრივი „ემიტერებიდან“.

მძლავრი ტალღის „გადასაგდებად“ საჭიროა ძალიან ძლიერად დაამახინჯოთ სივრცე-დრო. იდეალური ვარიანტია ორი შავი ხვრელი, რომლებიც ერთმანეთის ირგვლივ ბრუნავს მჭიდრო ცეკვაში, მათი გრავიტაციული რადიუსის რიგის მანძილზე (ნახ. 2). მეტრიკის დამახინჯება იმდენად ძლიერი იქნება, რომ ამ წყვილის ენერგიის შესამჩნევი ნაწილი გრავიტაციულ ტალღებად გადაიქცევა. ენერგიის დაკარგვისას, წყვილი მიუახლოვდება, შემოივლის უფრო და უფრო სწრაფად, უფრო და უფრო ამახინჯებს მეტრს და წარმოქმნის კიდევ უფრო ძლიერ გრავიტაციულ ტალღებს - სანამ, საბოლოოდ, არ მოხდება ამ წყვილის მთელი გრავიტაციული ველის რადიკალური რესტრუქტურიზაცია და ორი შავი ხვრელი ერთში გაერთიანდება.

შავი ხვრელების ასეთი შერწყმა არის უზარმაზარი ძალის აფეთქება, მაგრამ მხოლოდ მთელი ეს გამოსხივებული ენერგია გადადის არა სინათლეში, არა ნაწილაკებში, არამედ სივრცის ვიბრაციაში. გამოსხივებული ენერგია შეადგენს შავი ხვრელების საწყისი მასის შესამჩნევ ნაწილს და ეს გამოსხივება წამის ფრაქციაში ამოიფრქვევა. მსგავსი რყევები წარმოქმნის ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმას. ენერგიის ოდნავ სუსტი გრავიტაციული ტალღის გამოყოფა ასევე თან ახლავს სხვა პროცესებს, როგორიცაა სუპერნოვას ბირთვის კოლაფსი.

გრავიტაციულ ტალღას ორი კომპაქტური ობიექტის შერწყმა აქვს ძალიან სპეციფიკური, კარგად გამოთვლილი პროფილი, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 3. რხევის პერიოდი მოცემულია ორი ობიექტის ორბიტალური მოძრაობით ერთმანეთის გარშემო. გრავიტაციული ტალღები ატარებენ ენერგიას; შედეგად, ობიექტები ერთმანეთს უახლოვდებიან და უფრო სწრაფად ტრიალებენ - და ეს ჩანს როგორც რხევების აჩქარებაში, ასევე ამპლიტუდის მატებაში. რაღაც მომენტში ხდება შერწყმა, ბოლო ძლიერი ტალღა გამოიდევნება და შემდეგ მოჰყვება მაღალი სიხშირის "შემდეგ რგოლი" ( ringdown) არის წარმოქმნილი შავი ხვრელის ჟიტერი, რომელიც „აყრის“ ყველა არასფერულ დამახინჯებას (ეს ეტაპი სურათზე არ არის ნაჩვენები). ამ დამახასიათებელი პროფილის ცოდნა ფიზიკოსებს ეხმარება მოძებნონ სუსტი სიგნალი ასეთი შერწყმის შედეგად მაღალი ხმაურიანი დეტექტორის მონაცემებში.

სივრცე-დროის მეტრიკის რხევები - გრავიტაციული ტალღის ექო გრანდიოზული აფეთქების - გაიფანტება მთელ სამყაროში წყაროდან ყველა მიმართულებით. მათი ამპლიტუდა მცირდება მანძილით, ისევე როგორც წერტილის წყაროს სიკაშკაშე მისგან დაშორებით. როდესაც შორეული გალაქტიკიდან აფეთქება დედამიწას დაეცემა, მეტრიკის რყევები იქნება 10 −22-ის ბრძანებით ან კიდევ უფრო ნაკლები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მანძილი ფიზიკურად დაუკავშირებელ ობიექტებს შორის პერიოდულად გაიზრდება და შემცირდება ასეთი ფარდობითი მნიშვნელობით.

ამ რიცხვის სიდიდის რიგის მიღება მარტივია სკალირების მოსაზრებებიდან (იხ. სტატია ვ.მ. ლიპუნოვი). ნეიტრონული ვარსკვლავების ან ვარსკვლავური მასების შავი ხვრელების შერწყმის დროს, მათ გვერდით მეტრიკის დამახინჯება ძალიან დიდია - 0,1-ის რიგითად, რის გამოც ეს არის ძლიერი გრავიტაცია. ასეთი მძიმე დამახინჯება გავლენას ახდენს ამ ობიექტების ზომის რიგის რეგიონზე, ანუ რამდენიმე კილომეტრზე. წყაროდან მოშორებისას რხევის ამპლიტუდა ეცემა მანძილის უკუპროპორციულად. ეს ნიშნავს, რომ 100 Mpc = 3·10 21 კმ მანძილზე, რხევების ამპლიტუდა დაეცემა სიდიდის 21 რიგით და გახდება დაახლოებით 10 −22.

რა თქმა უნდა, თუ შერწყმა მოხდება ჩვენს საშინაო გალაქტიკაში, სივრცე-დროის კანკალი, რომელმაც დედამიწამდე მიაღწია, გაცილებით ძლიერი იქნება. მაგრამ ასეთი მოვლენები რამდენიმე ათას წელიწადში ერთხელ ხდება. მაშასადამე, ნამდვილად უნდა დაითვალოთ მხოლოდ ისეთ დეტექტორზე, რომელიც შეძლებს ნეიტრონული ვარსკვლავების ან შავი ხვრელების შერწყმას ათეულიდან ასობით მეგაპარსეკამდე დაშორებით, რაც ნიშნავს, რომ იგი მოიცავს ათასობით და მილიონ გალაქტიკას.

აქვე უნდა დავამატოთ, რომ გრავიტაციული ტალღების არსებობის ირიბი მითითება უკვე აღმოაჩინეს და ამისთვის 1993 წლის ნობელის პრემიაც კი მიენიჭა ფიზიკაში. პულსარზე ხანგრძლივმა დაკვირვებებმა ორობით სისტემაში PSR B1913+16 აჩვენა, რომ ორბიტალური პერიოდი მცირდება ზუსტად ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მიერ პროგნოზირებული სიჩქარით, გრავიტაციული გამოსხივების ენერგიის დანაკარგის გათვალისწინებით. ამ მიზეზით, პრაქტიკულად არცერთ მეცნიერს არ ეპარება ეჭვი გრავიტაციული ტალღების რეალობაში; ერთადერთი საკითხია, როგორ დაიჭიროთ ისინი.

ძიების ისტორია

გრავიტაციული ტალღების ძიება დაახლოებით ნახევარი საუკუნის წინ დაიწყო - და თითქმის მაშინვე სენსაციად გადაიქცა. ჯოზეფ ვებერმა მერილენდის უნივერსიტეტიდან დააპროექტა პირველი რეზონანსული დეტექტორი: მყარი ორმეტრიანი ალუმინის ცილინდრი გვერდებზე მგრძნობიარე პიეზო სენსორებით და ვიბრაციის კარგი იზოლაციით გარე ვიბრაციებისგან (ნახ. 4). გრავიტაციული ტალღის გავლისას ცილინდრი დროში რეზონირებს სივრცე-დროის დამახინჯებით, რაც სენსორებმა უნდა დაარეგისტრირონ. ვებერმა ააგო რამდენიმე ასეთი დეტექტორი და 1969 წელს, ერთ-ერთი სესიის დროს მათი წაკითხვის გაანალიზების შემდეგ, მან ღია ტექსტით განაცხადა, რომ მან დაარეგისტრირა „გრავიტაციული ტალღების ხმა“ ერთდროულად რამდენიმე დეტექტორში, ერთმანეთისგან ორი კილომეტრის დაშორებით ( J. Weber, 1969 გრავიტაციული გამოსხივების აღმოჩენის მტკიცებულება). მისი მტკიცებით, რხევის ამპლიტუდა წარმოუდგენლად დიდი აღმოჩნდა, 10 −16 ბრძანებით, ანუ მილიონჯერ აღემატება ტიპურ მოსალოდნელ მნიშვნელობას. ვებერის გზავნილს სამეცნიერო საზოგადოება დიდი სკეპტიციზმით შეხვდა; გარდა ამისა, მსგავსი დეტექტორებით შეიარაღებული სხვა ექსპერიმენტული ჯგუფები მომავალში ასეთ სიგნალს ვერ დაიჭერენ.

თუმცა, ვებერის ძალისხმევამ დაიწყო კვლევის მთელი ეს სფერო და დაიწყო ტალღებზე ნადირობა. 1970-იანი წლებიდან, ვლადიმერ ბრაგინსკისა და მისი კოლეგების მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ძალისხმევის წყალობით, სსრკ ასევე შევიდა ამ რბოლაში (იხ. გრავიტაციული ტალღის სიგნალების არარსებობა). იმ დროების შესახებ საინტერესო ამბავია თხზულებაში, თუ გოგონა ორმოში ვარდება .... ბრაგინსკი, სხვათა შორის, არის კვანტური ოპტიკური გაზომვების მთელი თეორიის ერთ-ერთი კლასიკა; მან პირველად მოიფიქრა სტანდარტული კვანტური გაზომვის ლიმიტის კონცეფცია - ძირითადი შეზღუდვა ოპტიკურ გაზომვებში - და აჩვენა, თუ როგორ შეიძლება მათი დაძლევა პრინციპში. გაუმჯობესდა ვებერის რეზონანსული წრე და ინსტალაციის ღრმა გაგრილების წყალობით, ხმაური მკვეთრად შემცირდა (იხილეთ ამ პროექტების სია და ისტორია). თუმცა, ასეთი მეტალის დეტექტორების სიზუსტე ჯერ კიდევ არასაკმარისი იყო მოსალოდნელი მოვლენების საიმედო გამოვლენისთვის და გარდა ამისა, ისინი მორგებულია მხოლოდ ძალიან ვიწრო სიხშირის დიაპაზონში კილოჰერცის გარშემო.

ბევრად უფრო პერსპექტიული ჩანდა დეტექტორები, რომლებიც იყენებენ არა ერთ რეზონანსულ ობიექტს, არამედ აკონტროლებენ მანძილს ორ ურთიერთდაკავშირებულ, დამოუკიდებლად შეჩერებულ სხეულს შორის, მაგალითად, ორ სარკეს შორის. გრავიტაციული ტალღით გამოწვეული სივრცის რყევის გამო სარკეებს შორის მანძილი იქნება ან ცოტა მეტი ან ცოტა ნაკლები. ამ შემთხვევაში, რაც უფრო გრძელია მკლავის სიგრძე, მით უფრო დიდი იქნება აბსოლუტური გადაადგილება მოცემული ამპლიტუდის გრავიტაციული ტალღით. ეს ვიბრაციები იგრძნობა სარკეებს შორის გამავალი ლაზერის სხივით. ასეთ სქემას შეუძლია აღმოაჩინოს რხევები ფართო სიხშირის დიაპაზონში, 10 ჰერციდან 10 კილოჰერცამდე და ეს არის ზუსტად ის ინტერვალი, რომელშიც ასხივებენ ნეიტრონული ვარსკვლავების ან ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელების შერწყმას.

მაიკლსონის ინტერფერომეტრზე დაფუძნებული ამ იდეის თანამედროვე განხორციელება შემდეგია (ნახ. 5). სარკეები შეკიდულია ორ გრძელ, რამდენიმე კილომეტრის სიგრძის, ერთმანეთზე პერპენდიკულარულ ვაკუუმ კამერაში. ინსტალაციის შესასვლელთან ლაზერის სხივი იყოფა, გადის ორივე კამერაში, აირეკლება სარკეებიდან, ბრუნდება უკან და აერთიანებს გამჭვირვალე სარკეში. ოპტიკური სისტემის ხარისხის ფაქტორი უკიდურესად მაღალია, ამიტომ ლაზერის სხივი არა მხოლოდ ერთხელ გადის წინ და უკან, არამედ ამ ოპტიკურ რეზონატორში დიდხანს რჩება. „მშვიდ“ მდგომარეობაში სიგრძეები ისეა არჩეული, რომ ორმა სხივმა, რეკომბინაციის შემდეგ, ჩააქროს ერთმანეთი სენსორის მიმართულებით, შემდეგ კი ფოტოდეტექტორი სრულ ჩრდილშია. მაგრამ როგორც კი სარკეები გადაადგილდებიან მიკროსკოპული მანძილით გრავიტაციული ტალღების მოქმედების ქვეშ, ორი სხივის კომპენსაცია ხდება არასრული და ფოტოდეტექტორი იჭერს სინათლეს. და რაც უფრო ძლიერია მიკერძოება, მით უფრო კაშკაშა შუქს დაინახავს ფოტოსენსორი.

სიტყვები „მიკროსკოპული გადაადგილება“ ახლოსაც კი არ არის ეფექტის სრული დახვეწილობის გადმოცემასთან. სარკეების გადაადგილება სინათლის ტალღის სიგრძით, ანუ მიკრონები, ადვილი შესამჩნევია თუნდაც ყოველგვარი ხრიკების გარეშე. მაგრამ მხრის სიგრძით 4 კმ, ეს შეესაბამება სივრცე-დროის რხევებს 10 −10 ამპლიტუდით. ასევე არ არის პრობლემა ატომის დიამეტრის მიხედვით სარკეების გადანაცვლების შემჩნევა - საკმარისია ლაზერის სხივის გაშვება, რომელიც ათასობითჯერ გაივლის წინ და უკან და მიიღებს სასურველ ფაზურ ცვლას. მაგრამ ესეც კი იძლევა 10 −14 სიძლიერეს. და ჩვენ უნდა ჩამოვიდეთ გადაადგილების მასშტაბით მილიონობით ჯერ, ანუ ვისწავლოთ როგორ დავარეგისტრიროთ სარკის ცვლა არა ერთი ატომით, არამედ ატომის ბირთვის მეათასედებით!

ამ მართლაც საოცარი ტექნოლოგიისკენ მიმავალ გზაზე ფიზიკოსებს ბევრი სირთულის გადალახვა მოუწიათ. ზოგიერთი მათგანი წმინდა მექანიკურია: თქვენ უნდა დაკიდოთ მასიური სარკეები საკიდზე, რომელიც კიდია სხვა საკიდზე, ეს ერთი მესამე საკიდზე და ასე შემდეგ - და ეს ყველაფერი იმისათვის, რომ მაქსიმალურად მოიცილოთ ზედმეტი ვიბრაცია. სხვა პრობლემები ასევე ინსტრუმენტული, მაგრამ ოპტიკურია. მაგალითად, რაც უფრო ძლიერია სხივი, რომელიც ცირკულირებს ოპტიკურ სისტემაში, მით უფრო სუსტია სარკეების გადაადგილება ფოტოსენსორის მიერ. მაგრამ ძალიან ძლიერი სხივი არათანაბრად ათბობს ოპტიკურ ელემენტებს, რაც უარყოფითად იმოქმედებს თავად სხივის თვისებებზე. ეს ეფექტი როგორმე უნდა იყოს კომპენსირებული და ამისათვის 2000-იან წლებში დაიწყო მთელი კვლევითი პროგრამა ამ თემაზე (ამ კვლევის შესახებ სიუჟეტისთვის იხილეთ სიახლეები დაბრკოლება გადალახულია უაღრესად მგრძნობიარე გრავიტაციული ტალღების დეტექტორის გზაზე , "ელემენტები", 27/06/2006). და ბოლოს, არსებობს წმინდა ფუნდამენტური ფიზიკური შეზღუდვები, რომლებიც დაკავშირებულია ფოტონების კვანტურ ქცევასთან რეზონატორში და გაურკვევლობის პრინციპთან. ისინი ზღუდავენ სენსორის მგრძნობელობას იმ მნიშვნელობამდე, რომელსაც ეწოდება სტანდარტული კვანტური ლიმიტი. თუმცა, ფიზიკოსებმა უკვე ისწავლეს, თუ როგორ უნდა გადალახონ იგი ლაზერული სინათლის ეშმაკურად მომზადებული კვანტური მდგომარეობის დახმარებით (J. Aasi et al., 2013. გაძლიერებული მგრძნობელობა LIGO გრავიტაციული ტალღის დეტექტორის გამოყენებით სინათლის შეკუმშული მდგომარეობის გამოყენებით).

არსებობს გრავიტაციული ტალღების რბოლაში მონაწილე ქვეყნების სია; რუსეთს აქვს საკუთარი ინსტალაცია ბაქსანის ობსერვატორიაში და, სხვათა შორის, ეს აღწერილია დიმიტრი ზავილგელსკის დოკუმენტურ პოპულარულ სამეცნიერო ფილმში. "ტალღების და ნაწილაკების მოლოდინში". ამ რასის ლიდერები ახლა ორი ლაბორატორიაა - ამერიკული პროექტი LIGO და იტალიური Virgo დეტექტორი. LIGO მოიცავს ორ იდენტურ დეტექტორს, რომლებიც განლაგებულია ჰენფორდში (ვაშინგტონი) და ლივინგსტონში (ლუიზიანა) და ერთმანეთისგან დაშორებულია 3000 კმ-ით. ორი დაყენება მნიშვნელოვანია ორი მიზეზის გამო. პირველ რიგში, სიგნალი ჩაითვლება რეგისტრირებულად მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მას ორივე დეტექტორი ერთდროულად ხედავს. და მეორეც, ორ ინსტალაციაზე გრავიტაციული ტალღის აფეთქების ჩასვლის სხვაობით - და მას შეუძლია მიაღწიოს 10 მილიწამს - დაახლოებით შეიძლება განისაზღვროს ცის რომელი ნაწილიდან მოვიდა ეს სიგნალი. მართალია, ორი დეტექტორით შეცდომა ძალიან დიდი იქნება, მაგრამ როცა ქალწული ამოქმედდება, სიზუსტე საგრძნობლად გაიზრდება.

მკაცრად რომ ვთქვათ, გრავიტაციული ტალღების ინტერფერომეტრიული გამოვლენის იდეა პირველად შემოგვთავაზეს საბჭოთა ფიზიკოსებმა M.E.Gertsenshtein-მა და V.I.Pustovoit-მა ჯერ კიდევ 1962 წელს. მაშინ ლაზერი ახლახან გამოიგონეს და ვებერმა დაიწყო თავისი რეზონანსული დეტექტორების შექმნა. თუმცა, ეს სტატია დასავლეთში არ შეუმჩნევიათ და, სიმართლე გითხრათ, არ იქონია გავლენა რეალური პროექტების განვითარებაზე (იხილეთ ისტორიული მიმოხილვა გრავიტაციული ტალღების გამოვლენის ფიზიკა: რეზონანსული და ინტერფერომეტრიული დეტექტორები).

LIGO გრავიტაციული ობსერვატორიის შექმნა მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) და კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (Caltech) სამი მეცნიერის ინიციატივა იყო. ესენი არიან რაინერ ვაისი, რომელმაც განახორციელა ინტერფერომეტრიული გრავიტაციული ტალღის დეტექტორის იდეა, რონალდ დრევერი, რომელმაც მიაღწია ლაზერული სინათლის სტაბილურობას, რომელიც საკმარისია რეგისტრაციისთვის და კიპ თორნი, პროექტის თეორეტიკოსი-ინსპირატორი, რომელიც ახლა ფართო საზოგადოებისთვის ცნობილია. როგორც სამეცნიერო კონსულტანტი ფილმი Interstellar. LIGO-ს ადრეული ისტორია შეიძლება წაიკითხოთ რაინერ ვაისთან ბოლო ინტერვიუში და ჯონ პრესკილის მოგონებებში.

გრავიტაციული ტალღების ინტერფერომეტრიული გამოვლენის პროექტთან დაკავშირებული აქტივობა 1970-იანი წლების ბოლოს დაიწყო და თავდაპირველად ამ წამოწყების რეალობაში ასევე ბევრს ეჭვი ეპარებოდა. თუმცა, რამდენიმე პროტოტიპის დემონსტრირების შემდეგ, მიმდინარე LIGO პროექტი დაიწერა და დამტკიცდა. იგი აშენდა მე-20 საუკუნის მთელი ბოლო ათწლეულის განმავლობაში.

მიუხედავად იმისა, რომ შეერთებულმა შტატებმა პირველადი ბიძგი მისცა პროექტს, LIGO ობსერვატორია მართლაც საერთაშორისო პროექტია. მასში ინვესტიცია 15-მა ქვეყანამ განახორციელა, ფინანსურად და ინტელექტუალურად და ათასზე მეტი ადამიანი მონაწილეობს კოლაბორაციაში. პროექტის განხორციელებაში მნიშვნელოვანი როლი ითამაშეს საბჭოთა და რუსმა ფიზიკოსებმა. LIGO პროექტის განხორციელებაში თავიდანვე აქტიურ მონაწილეობას იღებდა ვლადიმერ ბრაგინსკის უკვე ხსენებული ჯგუფი მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან, მოგვიანებით კი თანამშრომლობას შეუერთდა ნიჟნი ნოვგოროდის გამოყენებითი ფიზიკის ინსტიტუტი.

LIGO ობსერვატორია ამოქმედდა 2002 წელს და 2010 წლამდე მას ჰქონდა ექვსი სამეცნიერო დაკვირვების სესია. გრავიტაციული ტალღების აფეთქებები საიმედოდ არ იქნა გამოვლენილი და ფიზიკოსებს მხოლოდ ზედა საზღვრების დადგენა შეეძლოთ ასეთი მოვლენების სიხშირეზე. თუმცა, ეს მათ დიდად არ გაუკვირდა: შეფასებებმა აჩვენა, რომ სამყაროს იმ ნაწილში, რომელსაც დეტექტორი "უსმენდა" იმ დროს, საკმარისად ძლიერი კატაკლიზმის ალბათობა მცირე იყო: დაახლოებით რამდენიმე ათწლეულში ერთხელ.

დასრულების ხაზი

2010 წლიდან 2015 წლამდე LIGO-სა და Virgo-ს თანამშრომლობამ რადიკალურად მოახდინა აღჭურვილობის მოდერნიზება (თუმცა Virgo ჯერ კიდევ მზადების პროცესშია). ახლა კი ნანატრი გოლი პირდაპირ მხედველობაში იყო. LIGO - უფრო სწორად, aLIGO ( გაფართოებული LIGO) - ახლა მზად იყო დაეჭირა ნეიტრონული ვარსკვლავების მიერ წარმოქმნილი აფეთქებები 60 მეგაპარსეკზე და შავი ხვრელები - ასობით მეგაპარსეკი. გრავიტაციული ტალღების მოსასმენად ღია სამყაროს მოცულობა ათჯერ გაიზარდა წინა სესიებთან შედარებით.

რა თქმა უნდა, შეუძლებელია იმის პროგნოზირება, როდის და სად მოხდება შემდეგი გრავიტაციულ-ტალღური „აფეთქება“. მაგრამ განახლებული დეტექტორების სენსიტიურობამ შესაძლებელი გახადა რამდენიმე ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმა წელიწადში, ასე რომ, პირველი აფეთქება შეიძლება მოსალოდნელი იყოს უკვე პირველი ოთხთვიანი დაკვირვების სესიაზე. თუ ვსაუბრობთ aLIGO-ს მთელ პროექტზე, რომელიც რამდენიმე წელი გაგრძელდა, მაშინ განაჩენი ძალიან მკაფიო იყო: ან აფეთქებები ერთმანეთის მიყოლებით დაეცემა, ან ზოგადი ფარდობითობის რაღაც პრინციპში არ მუშაობს. ორივე დიდი აღმოჩენა იქნება.

2015 წლის 18 სექტემბრიდან 2016 წლის 12 იანვრამდე გაიმართა aLIGO-ს პირველი დაკვირვება. მთელი ამ ხნის განმავლობაში, ინტერნეტში ვრცელდებოდა ჭორები გრავიტაციული ტალღების რეგისტრაციის შესახებ, მაგრამ თანამშრომლობა ჩუმად რჩებოდა: ”ჩვენ ვაგროვებთ და ვაანალიზებთ მონაცემებს და ჯერ არ ვართ მზად შედეგების შესახებ. დამატებითი ინტრიგა შეიქმნა იმით, რომ ანალიზის პროცესში თავად კოლაბორაციის წევრები ვერ იქნებიან ბოლომდე დარწმუნებული, რომ ხედავენ რეალურ გრავიტაციულ ტალღას. ფაქტია, რომ LIGO-ში კომპიუტერზე წარმოქმნილი აფეთქება ზოგჯერ ხელოვნურად შედის რეალური მონაცემების ნაკადში. მას უწოდებენ "ბრმა ინექციას" და მთელი ჯგუფიდან მხოლოდ სამ ადამიანს (!) აქვს წვდომა სისტემაზე, რომელიც ახორციელებს მას დროის თვითნებურ მომენტში. გუნდმა უნდა თვალყური ადევნოს ამ ზრდას, პასუხისმგებლობით გააანალიზოს იგი და მხოლოდ ანალიზის ბოლო ეტაპებზე „იხსნება ბარათები“ და თანამშრომლობის წევრები გაარკვევენ, იყო ეს რეალური მოვლენა თუ სიფხიზლის ტესტი. სხვათა შორის, 2010 წელს, ერთ-ერთ ასეთ შემთხვევაში, სტატიის დაწერამდეც მივიდა საქმე, მაგრამ მაშინ აღმოჩენილი სიგნალი მხოლოდ „ბრმა ჩაყრა“ აღმოჩნდა.

ლირიკული დიგრესია

იმისთვის, რომ კიდევ ერთხელ ვიგრძნო ამ მომენტის საზეიმო ვითარება, მე ვთავაზობ ამ ამბავს მეორე მხრიდან, მეცნიერების შიგნიდან შევხედოთ. როდესაც რთული, აუღებელი მეცნიერული ამოცანა რამდენიმე წელიწადს არ ექვემდებარება, ეს ნორმალური სამუშაო მომენტია. როცა ერთ თაობაზე მეტს არ თმობს, სულ სხვანაირად აღიქმება.

როგორც სკოლის მოსწავლე, კითხულობ პოპულარულ სამეცნიერო წიგნებს და სწავლობ ამ ძნელად ამოსახსნელად, მაგრამ საშინლად საინტერესო სამეცნიერო გამოცანის შესახებ. როგორც სტუდენტი, სწავლობ ფიზიკას, აკეთებ პრეზენტაციებს და ხანდახან, სათანადოდ თუ არა, გარშემომყოფები გახსენებენ მის არსებობას. შემდეგ თქვენ თვითონ აკეთებთ მეცნიერებას, მუშაობთ ფიზიკის სხვა სფეროში, მაგრამ რეგულარულად გესმით მისი გადაჭრის წარუმატებელი მცდელობების შესახებ. რა თქმა უნდა, გესმით, რომ სადღაც აქტიური მუშაობა მიმდინარეობს მის მოსაგვარებლად, მაგრამ საბოლოო შედეგი თქვენთვის, როგორც აუტსაიდერისთვის, უცვლელი რჩება. პრობლემა აღიქმება როგორც სტატიკური ფონი, როგორც დეკორაცია, როგორც ფიზიკის ელემენტი, რომელიც მარადიულია და თითქმის უცვლელია თქვენი სამეცნიერო ცხოვრების მასშტაბებში. როგორც ამოცანა, რომელიც ყოველთვის იყო და იქნება.

შემდეგ კი - მოგვარებულია. და მოულოდნელად, რამდენიმე დღის მასშტაბით, გრძნობ, რომ სამყაროს ფიზიკური სურათი შეიცვალა და რომ ახლა ის სხვა ტერმინებით უნდა ჩამოყალიბდეს და სხვა კითხვები დაისვას.

ადამიანებისთვის, რომლებიც უშუალოდ მუშაობენ გრავიტაციული ტალღების ძიებაზე, ეს ამოცანა, რა თქმა უნდა, უცვლელი არ დარჩენილა. ისინი ხედავენ მიზანს, იციან რისი მიღწევაა საჭირო. რა თქმა უნდა, ისინი იმედოვნებენ, რომ ბუნებაც მათ შუა გზაზე შეხვდება და მძლავრ აფეთქებას რომელიმე ახლომდებარე გალაქტიკაში ჩააგდებს, მაგრამ ამავდროულად მათ ესმით, რომ თუნდაც ბუნება არც ისე ხელსაყრელი იყოს, ის ვეღარ დაიმალება მეცნიერებს. ერთადერთი საკითხია, როდის შეძლებენ ისინი თავიანთ ტექნიკურ მიზნებს. ამ განცდის შესახებ ამბავი ადამიანისგან, რომელიც რამდენიმე ათეული წელია გრავიტაციულ ტალღებს ეძებს, უკვე ნახსენებ ფილმში მოისმენთ. "ტალღების და ნაწილაკების მოლოდინში".

გახსნა

ნახ. 7 აჩვენებს მთავარ შედეგს: ორივე დეტექტორის მიერ ჩაწერილი სიგნალის პროფილი. ჩანს, რომ ხმაურის ფონზე ჯერ სუსტად ჩნდება სასურველი ფორმის რხევა, შემდეგ კი ამპლიტუდა და სიხშირე იზრდება. რიცხვითი სიმულაციების შედეგებთან შედარებამ შესაძლებელი გახადა იმის გარკვევა, თუ რომელი ობიექტების შერწყმა დავაფიქსირეთ: ეს იყო შავი ხვრელები დაახლოებით 36 და 29 მზის მასის მასით, რომლებიც გაერთიანდნენ ერთ შავ ხვრელში 62 მზის მასის მასით (შეცდომა ყველა ამ რიცხვიდან, რომელიც შეესაბამება 90 პროცენტიანი ნდობის ინტერვალს, არის 4 მზის მასა). ავტორები აღნიშნავენ, რომ წარმოქმნილი შავი ხვრელი არის ყველაზე მძიმე ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელი, რაც კი ოდესმე დაფიქსირებულა. განსხვავება ორი ორიგინალური ობიექტის მთლიან მასასა და საბოლოო შავ ხვრელს შორის არის 3±0,5 მზის მასა. ეს გრავიტაციული მასის დეფექტი მთლიანად გარდაიქმნა გამოსხივებული გრავიტაციული ტალღების ენერგიად დაახლოებით 20 მილიწამში. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ პიკური გრავიტაციული ტალღის სიმძლავრე აღწევდა 3,6·10 56 ერგ/წმ-ს, ანუ მასის მიხედვით, დაახლოებით 200 მზის მასას წამში.

აღმოჩენილი სიგნალის სტატისტიკური მნიშვნელობა არის 5.1σ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ვივარაუდებთ, რომ ეს სტატისტიკური რყევები ერთმანეთს ემთხვეოდა და ასეთი ტალღის წარმოქმნა სრულიად შემთხვევით წარმოქმნა, ასეთ მოვლენას 200 ათასი წელი მოუწევს ლოდინი. ეს საშუალებას გვაძლევს დარწმუნებით განვაცხადოთ, რომ აღმოჩენილი სიგნალი არ არის რყევა.

დროის შეფერხება ორ დეტექტორს შორის იყო დაახლოებით 7 მილიწამი. ამან შესაძლებელი გახადა სიგნალის მოხვედრის მიმართულების შეფასება (ნახ. 9). ვინაიდან მხოლოდ ორი დეტექტორია, ლოკალიზაცია ძალიან სავარაუდო აღმოჩნდა: ციური სფეროს ფართობი, რომელიც შესაფერისია პარამეტრების თვალსაზრისით, არის 600 კვადრატული გრადუსი.

LIGO-ს თანამშრომლობა არ შემოიფარგლა მხოლოდ გრავიტაციული ტალღების რეგისტრაციის ფაქტის დაფიქსირებით, არამედ ჩაატარა პირველი ანალიზი იმისა, თუ რა გავლენას ახდენს ეს დაკვირვება ასტროფიზიკაზე. ჟურნალში იმავე დღეს გამოქვეყნებულ სტატიაში ორობითი შავი ხვრელის შერწყმის ასტროფიზიკური შედეგები GW150914. ასტროფიზიკური ჟურნალი წერილებიავტორებმა შეაფასეს ასეთი შავი ხვრელის შერწყმის სიხშირე. გამოვიდა მინიმუმ ერთი შერწყმა კუბურ გიგაპარსეკში წელიწადში, რაც ემთხვევა ამ მხრივ ყველაზე ოპტიმისტური მოდელების პროგნოზებს.

რას ეხება გრავიტაციული ტალღები?

ათწლეულების ძიების შემდეგ ახალი ფენომენის აღმოჩენა არ არის დასასრული, არამედ მხოლოდ ფიზიკის ახალი ფილიალის დასაწყისი. რა თქმა უნდა, შავი ორის შერწყმის შედეგად გრავიტაციული ტალღების რეგისტრაცია თავისთავად მნიშვნელოვანია. ეს არის პირდაპირი მტკიცებულება შავი ხვრელების არსებობისა და ორობითი შავი ხვრელების არსებობისა და გრავიტაციული ტალღების რეალობისა და, ზოგადად, გრავიტაციისადმი გეომეტრიული მიდგომის სისწორის მტკიცებულება, რომელსაც ზოგადი ფარდობითობა ეფუძნება. . მაგრამ ფიზიკოსებისთვის არანაკლებ ღირებულია, რომ გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია ხდება ახალი კვლევის ინსტრუმენტი, რაც შესაძლებელს ხდის შეისწავლოს ის, რაც ადრე მიუწვდომელი იყო.

პირველი, ეს არის სამყაროს დათვალიერებისა და კოსმოსური კატაკლიზმების შესწავლის ახალი გზა. გრავიტაციული ტალღებისთვის არანაირი დაბრკოლება არ არსებობს, ისინი უპრობლემოდ გადიან სამყაროში არსებულ ყველაფერს. ისინი თვითკმარია: მათი პროფილი შეიცავს ინფორმაციას მათი წარმოშობის პროცესის შესახებ. და ბოლოს, თუ ერთი გრანდიოზული აფეთქება იწვევს როგორც ოპტიკურ, ასევე ნეიტრინოს და გრავიტაციულ აფეთქებას, მაშინ შეგიძლიათ სცადოთ ყველა მათგანის დაჭერა, ერთმანეთთან შედარება და იქ მომხდარის ადრე მიუწვდომელი დეტალების დალაგება. ერთი მოვლენის ასეთი განსხვავებული სიგნალების დაჭერა და შედარება არის ყოვლისმომცველი ასტრონომიის მთავარი მიზანი.

როდესაც გრავიტაციული ტალღების დეტექტორები კიდევ უფრო მგრძნობიარე გახდებიან, ისინი შეძლებენ სივრც-დროის რხევის აღმოჩენას არა შერწყმის მომენტში, არამედ რამდენიმე წამით ადრე. ისინი ავტომატურად გაუგზავნიან თავიანთ გამაფრთხილებელ სიგნალს სადამკვირვებლო სადგურების საერთო ქსელში, ხოლო ასტროფიზიკურ თანამგზავრ-ტელესკოპებს, რომლებმაც გამოთვალეს შემოთავაზებული შერწყმის კოორდინატები, ექნებათ დრო, რომ ამ წამებში შეტრიალდნენ სწორი მიმართულებით და დაიწყებენ ცის სროლას დაწყებამდე. ოპტიკური აფეთქების.

მეორეც, გრავიტაციული ტალღის აფეთქება საშუალებას მოგცემთ გაიგოთ ახალი რამ ნეიტრონული ვარსკვლავების შესახებ. ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმა, ფაქტობრივად, არის უახლესი და ყველაზე ექსტრემალური ნეიტრონული ვარსკვლავის ექსპერიმენტი, რომელიც ბუნებას შეუძლია ჩვენთვის ჩაატაროს და ჩვენ, როგორც მაყურებლებს, მხოლოდ შედეგების დაკვირვება მოგვიწევს. ასეთი შერწყმის დაკვირვების შედეგები შეიძლება იყოს მრავალფეროვანი (ნახ. 10) და მათი სტატისტიკის შეგროვებით ჩვენ შევძლებთ უკეთ გავიგოთ ნეიტრონული ვარსკვლავების ქცევა ასეთ ეგზოტიკურ პირობებში. ამ მიმართულებით არსებული მდგომარეობის მიმოხილვა შეგიძლიათ იხილოთ S. Rosswog-ის ბოლო პუბლიკაციაში, 2015 წ. კომპაქტური ბინარული შერწყმის მრავალ მესენჯერული სურათი.

მესამე, სუპერნოვადან მომდინარე აფეთქების რეგისტრაცია და მისი შედარება ოპტიკურ დაკვირვებებთან საბოლოოდ შესაძლებელს გახდის დეტალების დალაგებას, თუ რა ხდება შიგნით, კოლაფსის დასაწყისშივე. ახლა ფიზიკოსებს ჯერ კიდევ უჭირთ ამ პროცესის რიცხვითი სიმულაცია.

მეოთხე, გრავიტაციის თეორიაში ჩართულ ფიზიკოსებს აქვთ ნანატრი „ლაბორატორია“ ძლიერი გრავიტაციის ეფექტის შესასწავლად. ჯერჯერობით, ფარდობითობის ფარდობითობის ყველა ეფექტი, რომლის უშუალო დაკვირვებაც ჩვენ შევძელით, დაკავშირებული იყო გრავიტაციასთან სუსტ ველებში. იმის შესახებ, თუ რა ხდება ძლიერი გრავიტაციის პირობებში, როდესაც სივრცე-დროის დამახინჯება იწყებს ძლიერ ურთიერთქმედებას საკუთარ თავთან, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიცნოთ მხოლოდ არაპირდაპირი გამოვლინებებით, კოსმოსური კატასტროფების ოპტიკური ექოს მეშვეობით.

მეხუთე, არის ახალი შესაძლებლობა, გამოსცადო გრავიტაციის ეგზოტიკური თეორიები. თანამედროვე ფიზიკაში უკვე ბევრია ასეთი თეორია, იხილეთ, მაგალითად, მათზე მიძღვნილი თავი A.N. Petrov-ის პოპულარული წიგნიდან "გრავიტაცია". ზოგიერთი ეს თეორია ჰგავს ჩვეულებრივ ფარდობითობის ზოგად თეორიას სუსტი ველების საზღვრებში, მაგრამ შეიძლება ძლიერ განსხვავდებოდეს მისგან, როდესაც გრავიტაცია ძალიან ძლიერი ხდება. სხვები ვარაუდობენ გრავიტაციული ტალღების პოლარიზაციის ახალი ტიპის არსებობას და პროგნოზირებენ სინათლის სიჩქარისგან ოდნავ განსხვავებულ სიჩქარეს. და ბოლოს, არსებობს თეორიები, რომლებიც მოიცავს დამატებით სივრცულ განზომილებებს. რა შეიძლება ითქვას მათზე გრავიტაციული ტალღების საფუძველზე, ღია კითხვაა, მაგრამ ცხადია, რომ გარკვეული ინფორმაციის მიღება აქედან შეიძლება. ჩვენ ასევე გირჩევთ წაიკითხოთ თავად ასტროფიზიკოსების აზრი იმის შესახებ, თუ რა შეიცვლება გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენით, პოსტნაუკაზე შერჩევისას.

Მომავლის გეგმები

გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიის პერსპექტივები ყველაზე დამაიმედებელია. ახლა დასრულდა aLIGO დეტექტორის მხოლოდ პირველი, უმოკლეს დაკვირვების სესია - და ამ მოკლე დროში უკვე დაფიქსირდა მკაფიო სიგნალი. უფრო ზუსტი იქნება ამის თქმა: პირველი სიგნალი დაიჭირეს ოფიციალურ გაშვებამდეც და თანამშრომლობას ჯერ არ მოუხსენებია ოთხი თვის მუშაობის შესახებ. ვინ იცის, იქნებ უკვე არის რამდენიმე დამატებითი აფეთქება? ასეა თუ ისე, მაგრამ შემდგომ, როგორც დეტექტორების მგრძნობელობა იზრდება და სამყაროს ის ნაწილი, რომელიც ხელმისაწვდომია გრავიტაციული ტალღების დაკვირვებისთვის, ფართოვდება, რეგისტრირებული მოვლენების რაოდენობა ზვავივით გაიზრდება.

LIGO-Virgo ქსელის სესიების მოსალოდნელი გრაფიკი ნაჩვენებია ნახ. 11. მეორე, ექვსთვიანი სესია ამ წლის ბოლოს დაიწყება, მესამე სესიას თითქმის მთელი 2018 წელი დასჭირდება და ყოველ ეტაპზე დეტექტორის მგრძნობელობა გაიზრდება. დაახლოებით 2020 წელს, aLIGO-მ უნდა მიაღწიოს თავის დაგეგმილ მგრძნობელობას, რაც საშუალებას მისცემს დეტექტორს გამოიკვლიოს სამყარო ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმისთვის, რომლებიც ჩვენგან 200 Mpc-მდეა დაშორებული. შავი ხვრელის შერწყმის კიდევ უფრო ენერგიული მოვლენებისთვის, მგრძნობელობამ შეიძლება მიაღწიოს თითქმის გიგაპარსეკს. ასეა თუ ისე, სამყაროს მოცულობა, რომელიც ხელმისაწვდომია დაკვირვებისთვის, ათჯერ გაიზრდება პირველ სესიასთან შედარებით.

ამ წლის ბოლოს თამაშში შემოვა განახლებული იტალიური ლაბორატორია Virgo. მას აქვს ოდნავ ნაკლები მგრძნობელობა, ვიდრე LIGO, მაგრამ ის ასევე საკმაოდ წესიერია. სამკუთხედის მეთოდის გამო, სივრცეში ერთმანეთისგან დაშორებული დეტექტორების სამეული შესაძლებელს გახდის ციურ სფეროზე წყაროების პოზიციის ბევრად უკეთ აღდგენას. თუ ახლა, ორი დეტექტორით, ლოკალიზაციის არეალი ასობით კვადრატულ გრადუსს მიაღწევს, მაშინ სამი დეტექტორი მას ათეულამდე შეამცირებს. გარდა ამისა, მსგავსი KAGRA გრავიტაციული ტალღის ანტენა ამჟამად შენდება იაპონიაში, რომელიც მუშაობას ორ-სამ წელიწადში დაიწყებს, ხოლო ინდოეთში, დაახლოებით 2022 წელს, იგეგმება LIGO-India დეტექტორის გაშვება. შედეგად, გრავიტაციული ტალღის დეტექტორების მთელი ქსელი იმუშავებს და რეგულარულად ჩაიწერს სიგნალებს რამდენიმე წელიწადში (ნახ. 13).

და ბოლოს, იგეგმება გრავიტაციული ტალღების ინსტრუმენტების კოსმოსში გატანა, განსაკუთრებით პროექტი eLISA. ორი თვის წინ ორბიტაზე გაუშვა პირველი საცდელი თანამგზავრი, რომლის ამოცანა იქნება ტექნოლოგიების გამოცდა. ის ჯერ კიდევ შორს არის გრავიტაციული ტალღების რეალური გამოვლენისგან. მაგრამ როდესაც თანავარსკვლავედის ეს თანავარსკვლავედი იწყებს მონაცემთა შეგროვებას, ის გახსნის კიდევ ერთ ფანჯარას სამყაროში - დაბალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღების მეშვეობით. გრავიტაციული ტალღებისადმი ასეთი ტალღოვანი მიდგომა არის ამ ველის მთავარი მიზანი გრძელვადიან პერსპექტივაში.

პარალელები

გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა მესამე შემთხვევა გახდა ბოლო წლების განმავლობაში, როდესაც ფიზიკოსებმა საბოლოოდ გაარღვიეს ყველა დაბრკოლება და მიაღწიეს ჩვენი სამყაროს სტრუქტურის მანამდე უცნობ სირთულეებს. 2012 წელს აღმოაჩინეს ჰიგსის ბოზონი - ნაწილაკი, რომელიც იწინასწარმეტყველეს თითქმის ნახევარი საუკუნის წინ. 2013 წელს IceCube ნეიტრინო დეტექტორმა დაამტკიცა ასტროფიზიკური ნეიტრინოების რეალობა და დაიწყო „სამყაროს თვალიერება“ სრულიად ახალი, მანამდე მიუწვდომელი გზით - მაღალი ენერგიის ნეიტრინოების მეშვეობით. ახლა კი ბუნება კიდევ ერთხელ დაემორჩილა ადამიანს: გრავიტაციული ტალღის „ფანჯარა“ გაიხსნა სამყაროზე დასაკვირვებლად და, ამავდროულად, ძლიერი გრავიტაციის ეფექტები ხელმისაწვდომი გახდა პირდაპირი შესწავლისთვის.

უნდა ვთქვა, არსად იყო ბუნებისგან „ფრიბი“. ჩხრეკა ჩატარდა ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, მაგრამ არ დათმო, რადგან მაშინ, ათწლეულების წინ, ტექნიკა არ აღწევდა შედეგს ენერგიის, მასშტაბის ან მგრძნობელობის თვალსაზრისით. სწორედ ტექნოლოგიების სტაბილურმა, მიზანმიმართულმა განვითარებამ მიიყვანა მიზანი, განვითარება, რომელიც არ შეაჩერა არც ტექნიკურმა სირთულეებმა და არც გასული წლების ნეგატიურმა შედეგებმა.

და სამივე შემთხვევაში, აღმოჩენა თავისთავად არ იყო დასასრული, არამედ, პირიქით, კვლევის ახალი მიმართულების დასაწყისი, გახდა ახალი ინსტრუმენტი ჩვენი სამყაროს გამოსაკვლევად. ჰიგსის ბოზონის თვისებები გაზომვადი გახდა - და ამ მონაცემებში ფიზიკოსები ცდილობენ გაარკვიონ ახალი ფიზიკის ეფექტი. მაღალი ენერგიის ნეიტრინოების გაზრდილი სტატისტიკის წყალობით, ნეიტრინო ასტროფიზიკა პირველ ნაბიჯებს დგამს. ყოველ შემთხვევაში, ახლა იგივეს მოსალოდნელია გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიიდან და ოპტიმიზმის ყველა მიზეზი არსებობს.

წყაროები:
1) LIGO სამეცნიერო პოლ. და ქალწული კოლ. გრავიტაციული ტალღების დაკვირვება ორობითი შავი ხვრელის შერწყმიდან // ფიზ. რევ. ლეტ.გამოქვეყნებულია 2016 წლის 11 თებერვალს.
2) Detection Papers – ძირითადი აღმოჩენის ნაშრომის თანმხლები ტექნიკური ნაშრომების სია.
3) ე.ბერტი. თვალსაზრისი: შავი ხვრელების შერწყმის პირველი ხმები // ფიზიკა. 2016. V. 9. N. 17.

მიმოხილვის მასალები:
1) დევიდ ბლერი და სხვ. გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია: ამჟამინდელი სტატუსი // arXiv:1602.02872 .
2) Benjamin P. Abbott და LIGO Scientific Collaboration და Virgo Collaboration. გრავიტაციული ტალღის გარდამავალი ტრანზიტების დაკვირვებისა და ლოკალიზაციის პერსპექტივები მოწინავე LIGO-სა და მოწინავე ქალწულთან ერთად // ცოცხალი რევ. ფარდობითობა. 2016. V. 19. N. 1.
3) O. D. Aguiar. რეზონანსული-მასობრივი გრავიტაციული ტალღების დეტექტორების წარსული, აწმყო და მომავალი // რეზ. ასტრონი. ასტროფია. 2011. V. 11. N. 1.
4) გრავიტაციული ტალღების ძიება - მასალების შერჩევა ჟურნალის ვებგვერდზე მეცნიერებაგრავიტაციული ტალღების ძიებაში.
5) მეთიუ პიტკინი, სტიუარტ რეიდი, შეილა როუენი, ჯიმ ჰაფი. გრავიტაციული ტალღების გამოვლენა ინტერფერომეტრიით (მიწა და სივრცე) // arXiv:1102.3355 .
6) V. B. Braginsky. გრავიტაციულ-ტალღური ასტრონომია: გაზომვის ახალი მეთოდები // UFN. 2000 წ., ტ.170, გვ.743–752.
7) პიტერ რ.სოლსონი.

ვალენტინ ნიკოლაევიჩ რუდენკო გვიზიარებს ქალაქ კაშინაში (იტალია) ვიზიტის ისტორიას, სადაც მან ერთი კვირა გაატარა ახლად აშენებულ „გრავიტაციულ ანტენაზე“ – მიკელსონის ოპტიკურ ინტერფერომეტრზე. დანიშნულების ადგილამდე მიმავალ ტაქსის მძღოლს აინტერესებს რისთვის აშენდა ინსტალაცია. „აქ ხალხი ფიქრობს, რომ ეს ღმერთთან საუბრისაა“, აღიარებს მძღოლი.

- რა არის გრავიტაციული ტალღები?

გრავიტაციული ტალღა არის ასტროფიზიკური ინფორმაციის ერთ-ერთი მატარებელი. არსებობს ასტროფიზიკური ინფორმაციის ხილული არხები, განსაკუთრებული როლი „შორეულ ხედვაში“ ტელესკოპებს ეკუთვნის. ასტრონომებმა ასევე აითვისეს დაბალი სიხშირის არხები - მიკროტალღური და ინფრაწითელი და მაღალი სიხშირის - რენტგენი და გამა. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გარდა, ჩვენ შეგვიძლია დაარეგისტრიროთ ნაწილაკების ნაკადები კოსმოსიდან. ამისთვის გამოიყენება ნეიტრინო ტელესკოპები - კოსმოსური ნეიტრინოების დიდი ზომის დეტექტორები - ნაწილაკები, რომლებიც სუსტად ურთიერთქმედებენ მატერიასთან და ამიტომ ძნელია აღრიცხვა. პრაქტიკაში საიმედოდ არის ათვისებული თითქმის ყველა თეორიულად პროგნოზირებული და ლაბორატორიულად შესწავლილი "ასტროფიზიკური ინფორმაციის მატარებელი". გამონაკლისი იყო გრავიტაცია - ყველაზე სუსტი ურთიერთქმედება მიკროსამყაროში და ყველაზე ძლიერი ძალა მაკროკოსმოსში.

გრავიტაცია არის გეომეტრია. გრავიტაციული ტალღები არის გეომეტრიული ტალღები, ანუ ტალღები, რომლებიც ცვლის სივრცის გეომეტრიულ მახასიათებლებს ამ სივრცეში გადაადგილებისას. უხეშად რომ ვთქვათ, ეს არის ტალღები, რომლებიც დეფორმირებენ სივრცეს. დეფორმაცია არის ორ წერტილს შორის მანძილის ფარდობითი ცვლილება. გრავიტაციული გამოსხივება განსხვავდება ყველა სხვა ტიპის გამოსხივებისგან ზუსტად იმით, რომ ისინი გეომეტრიულია.

იწინასწარმეტყველა თუ არა აინშტაინმა გრავიტაციული ტალღები?

- ფორმალურად ითვლება, რომ გრავიტაციული ტალღები აინშტაინმა იწინასწარმეტყველა, როგორც მისი ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ერთ-ერთი შედეგი, მაგრამ სინამდვილეში მათი არსებობა აშკარა ხდება უკვე ფარდობითობის სპეციალურ თეორიაში.

ფარდობითობის თეორია ვარაუდობს, რომ გრავიტაციული მიზიდულობის გამო შესაძლებელია გრავიტაციული კოლაფსი, ანუ ობიექტის შეკუმშვა კოლაფსის შედეგად, უხეშად რომ ვთქვათ, წერტილში. მაშინ გრავიტაცია იმდენად ძლიერია, რომ სინათლე მისგან გაქცევაც კი არ შეუძლია, ამიტომ ასეთ ობიექტს გადატანითი მნიშვნელობით შავი ხვრელი ეწოდება.

- რა არის გრავიტაციული ურთიერთქმედების თავისებურება?

გრავიტაციული ურთიერთქმედების მახასიათებელია ეკვივალენტობის პრინციპი. მისი თქმით, საცდელი სხეულის დინამიური რეაქცია გრავიტაციულ ველში არ არის დამოკიდებული ამ სხეულის მასაზე. მარტივად რომ ვთქვათ, ყველა სხეული ერთნაირი აჩქარებით ეცემა.

გრავიტაციული ძალა ყველაზე სუსტია, რაც დღეს ვიცით.

- ვინ იყო პირველი, ვინც სცადა გრავიტაციული ტალღის დაჭერა?

გრავიტაციული ტალღების ექსპერიმენტი პირველად ჩაატარა ჯოზეფ ვებერმა მერილენდის უნივერსიტეტიდან (აშშ). მან შექმნა გრავიტაციული დეტექტორი, რომელიც ახლა ინახება ვაშინგტონის სმიტსონის მუზეუმში. 1968-1972 წლებში ჯო ვებერმა ჩაატარა დაკვირვების სერია წყვილი დაშორებული დეტექტორებით, რათა გამოეყო „დამთხვევების“ შემთხვევები. დამთხვევების მიღება ნასესხებია ბირთვული ფიზიკიდან. ვებერის მიერ მიღებული გრავიტაციული სიგნალების დაბალმა სტატისტიკურმა მნიშვნელობამ გამოიწვია კრიტიკული დამოკიდებულება ექსპერიმენტის შედეგების მიმართ: არ იყო დარწმუნებული, რომ გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა შეიძლებოდა. მომავალში მეცნიერები ცდილობდნენ გაზარდონ ვებერის ტიპის დეტექტორების მგრძნობელობა. 45 წელი დასჭირდა დეტექტორის შექმნას, რომლის მგრძნობელობაც ასტროფიზიკური პროგნოზის ადეკვატური იყო.

ფიქსაციამდე ექსპერიმენტის დაწყებისას ბევრი სხვა ექსპერიმენტი ჩატარდა, ამ პერიოდში დაფიქსირდა იმპულსები, მაგრამ ძალიან მცირე ინტენსივობა ჰქონდათ.

- სიგნალის დაფიქსირება მაშინვე რატომ არ გამოცხადდა?

გრავიტაციული ტალღები დაფიქსირდა ჯერ კიდევ 2015 წლის სექტემბერში. მაგრამ თუნდაც დამთხვევა დაფიქსირდა, აუცილებელია იმის დამტკიცება, სანამ არ გამოვაცხადოთ, რომ ეს შემთხვევითი არ არის. ნებისმიერი ანტენიდან აღებულ სიგნალში ყოველთვის არის ხმაურის აფეთქებები (მოკლევადიანი აფეთქებები) და ერთ-ერთი მათგანი შეიძლება შემთხვევით მოხდეს ერთდროულად სხვა ანტენაზე ხმაურის ადიდებით. იმის მტკიცება, რომ დამთხვევა შემთხვევით არ მომხდარა, მხოლოდ სტატისტიკური შეფასებით არის შესაძლებელი.

– რატომ არის ასე მნიშვნელოვანი აღმოჩენები გრავიტაციული ტალღების სფეროში?

– რელიქტური გრავიტაციული ფონის აღრიცხვის და მისი მახასიათებლების გაზომვის შესაძლებლობა, როგორიცაა სიმკვრივე, ტემპერატურა და ა.შ., გვაძლევს საშუალებას მივუდგეთ სამყაროს დასაწყისს.

მიმზიდველი ის არის, რომ გრავიტაციული გამოსხივება ძნელი შესამჩნევია, რადგან ის ძალიან სუსტად ურთიერთქმედებს მატერიასთან. მაგრამ, იგივე თვისების წყალობით, ის ჩვენგან ყველაზე შორეული ობიექტებიდან შთანთქმის გარეშე გადის ყველაზე იდუმალი, მატერიის თვალსაზრისით, თვისებებით.

შეგვიძლია ვთქვათ, რომ გრავიტაციული გამოსხივებები გადის დამახინჯების გარეშე. ყველაზე ამბიციური მიზანია გამოიკვლიოს გრავიტაციული გამოსხივება, რომელიც გამოეყო პირველადი მატერიისგან დიდი აფეთქების თეორიაში, რომელიც შეიქმნა სამყაროს შექმნის მომენტში.

– გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა გამორიცხავს კვანტურ თეორიას?

გრავიტაციის თეორია ვარაუდობს გრავიტაციული კოლაფსის არსებობას, ანუ მასიური ობიექტების შეკუმშვას წერტილში. ამავდროულად, კოპენჰაგენის სკოლის მიერ შემუშავებული კვანტური თეორია ვარაუდობს, რომ გაურკვევლობის პრინციპის წყალობით შეუძლებელია ზუსტად ისეთი პარამეტრების დაზუსტება, როგორიცაა სხეულის პოზიცია, სიჩქარე და იმპულსი ერთდროულად. აქ არის გაურკვევლობის პრინციპი, ტრაექტორიის ზუსტად დადგენა შეუძლებელია, რადგან ტრაექტორია არის კოორდინატიც და სიჩქარეც და ა.შ. ამ შეცდომის ფარგლებში შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეული პირობითი ნდობის დერეფნის დადგენა, რაც პრინციპებთან არის დაკავშირებული. გაურკვევლობის. კვანტური თეორია კატეგორიულად უარყოფს წერტილოვანი ობიექტების შესაძლებლობას, მაგრამ აღწერს მათ სტატისტიკურად ალბათობით: ის კონკრეტულად არ მიუთითებს კოორდინატებზე, მაგრამ მიუთითებს ალბათობაზე, რომ მას აქვს გარკვეული კოორდინატები.

კვანტური თეორიისა და გრავიტაციის თეორიის გაერთიანების საკითხი ერთიანი ველის თეორიის შექმნის ერთ-ერთი ფუნდამენტური საკითხია.

ისინი ახლა აგრძელებენ მასზე მუშაობას და სიტყვები „კვანტური გრავიტაცია“ ნიშნავს მეცნიერების სრულიად განვითარებულ სფეროს, ცოდნისა და უმეცრების საზღვარს, სადაც ახლა მუშაობს მსოფლიოს ყველა თეორეტიკოსი.

– რისი მოტანა შეუძლია აღმოჩენას მომავალში?

გრავიტაციულმა ტალღებმა აუცილებლად უნდა შექმნან თანამედროვე მეცნიერების საფუძველი, როგორც ჩვენი ცოდნის ერთ-ერთი კომპონენტი. მათ ენიჭებათ მნიშვნელოვანი როლი სამყაროს ევოლუციაში და ამ ტალღების დახმარებით სამყარო უნდა შეისწავლოს. აღმოჩენა ხელს უწყობს მეცნიერებისა და კულტურის ზოგად განვითარებას.

თუ გადაწყვეტთ დღევანდელი მეცნიერების ფარგლებს გასცდეთ, მაშინ დასაშვებია წარმოიდგინოთ სატელეკომუნიკაციო გრავიტაციული საკომუნიკაციო ხაზები, რეაქტიული აპარატურა გრავიტაციულ გამოსხივებაზე, გრავიტაციულ-ტალღური ინტროსკოპის მოწყობილობები.

- აქვს თუ არა რაიმე კავშირი გრავიტაციულ ტალღებს ექსტრასენსორული აღქმასთან და ტელეპათიასთან?

არ აქვს. აღწერილი ეფექტები არის კვანტური სამყაროს ეფექტები, ოპტიკის ეფექტები.

ესაუბრა ანა უტკინამ

„ამ ბოლო დროს, გრავიტაციული ტალღების უშუალო დაკვირვების გრძელვადიანი ექსპერიმენტების სერიამ გამოიწვია ძლიერი სამეცნიერო ინტერესი“, - წერს თეორიული ფიზიკოსი მიჩიო კაკუ თავის 2004 წელს წიგნში „აინშტაინის კოსმოსი“. - პროექტი LIGO (ლაზერული გრავიტაციული ტალღის ინტერფერომეტრი) შესაძლოა იყოს პირველი, რომელმაც გრავიტაციული ტალღები „დაინახა“, დიდი ალბათობით ღრმა სივრცეში ორი შავი ხვრელის შეჯახების შედეგად. LIGO არის ფიზიკოსის ოცნება, პირველი დაწესებულება, რომელსაც აქვს საკმარისი ძალა გრავიტაციული ტალღების გასაზომად.

კაკუს პროგნოზი ახდა: ხუთშაბათს, LIGO ობსერვატორიის საერთაშორისო მეცნიერთა ჯგუფმა გამოაცხადა გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის შესახებ.

გრავიტაციული ტალღები არის სივრცე-დროის რყევები, რომლებიც „გარბიან“ მასიური ობიექტებისგან (როგორიცაა შავი ხვრელები), რომლებიც მოძრაობენ აჩქარებით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გრავიტაციული ტალღები არის სივრცე-დროის გავრცელება, აბსოლუტური სიცარიელის მიმდინარე დეფორმაცია.

შავი ხვრელი არის სივრცე-დროის რეგიონი, რომლის გრავიტაციული მიზიდულობა იმდენად ძლიერია, რომ სინათლის სიჩქარით მოძრავი ობიექტებიც კი (მათ შორის თავად სინათლის) ვერ ტოვებენ მას. შავი ხვრელის დანარჩენ სამყაროსგან გამყოფ ზღვარს მოვლენის ჰორიზონტი ეწოდება: ყველაფერი, რაც ხდება მოვლენის ჰორიზონტის შიგნით, იმალება გარე დამკვირვებლის თვალში.

ერინ რაიანი ტორტის ფოტო გამოქვეყნებულია ონლაინში ერინ რაიანის მიერ.

მეცნიერებმა ნახევარი საუკუნის წინ დაიწყეს გრავიტაციული ტალღების დაჭერა: სწორედ მაშინ დაინტერესდა ამერიკელი ფიზიკოსი ჯოზეფ ვებერი აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიით (GR), აიღო შაბათი და დაიწყო გრავიტაციული ტალღების შესწავლა. ვებერმა გამოიგონა გრავიტაციული ტალღების აღმოსაჩენად პირველი მოწყობილობა და მალევე განაცხადა, რომ ჩაწერა „გრავიტაციული ტალღების ხმა“. თუმცა, სამეცნიერო საზოგადოებამ უარყო მისი მესიჯი.

თუმცა, ჯოზეფ ვებერის წყალობით ბევრი მეცნიერი გადაიქცა "ტალღების მდევრად". დღეს ვებერი ითვლება გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიის სამეცნიერო მიმართულების მამად.

"ეს არის გრავიტაციული ასტრონომიის ახალი ეპოქის დასაწყისი"

LIGO ობსერვატორია, სადაც მეცნიერებმა დააფიქსირეს გრავიტაციული ტალღები, შედგება სამი ლაზერული ინსტალაციისგან შეერთებულ შტატებში: ორი მდებარეობს ვაშინგტონის შტატში და ერთი ლუიზიანაში. აი, როგორ აღწერს მიჩიო კაკუ ლაზერული დეტექტორების მუშაობას: „ლაზერის სხივი იყოფა ორ ცალკეულ სხივად, რომლებიც შემდეგ მიდიან ერთმანეთის პერპენდიკულარულად. შემდეგ, სარკედან ასახული, ისინი ხელახლა უერთდებიან. თუ გრავიტაციული ტალღა გაივლის ინტერფერომეტრს (საზომი მოწყობილობა), ორი ლაზერული სხივის ბილიკის სიგრძე შეირღვევა და ეს აისახება მათ ინტერფერენციულ ნიმუშზე. იმისათვის, რომ დარწმუნდეთ, რომ ლაზერული ინსტალაციის მიერ რეგისტრირებული სიგნალი შემთხვევითი არ არის, დეტექტორები უნდა განთავსდეს დედამიწის სხვადასხვა წერტილში.

მხოლოდ გიგანტური გრავიტაციული ტალღის გავლენით, ჩვენს პლანეტაზე ბევრად დიდი, ყველა დეტექტორი ერთდროულად იმუშავებს.

ახლა LIGO-ს კოლაბორაციამ აღმოაჩინა გრავიტაციული გამოსხივება, რომელიც გამოწვეულია 36 და 29 მზის მასის მქონე შავი ხვრელების ორობითი სისტემის შერწყმით ობიექტში 62 მზის მასის მქონე ობიექტში. ”ეს არის გრავიტაციული ტალღების მოქმედების პირველი პირდაპირი (ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ ეს იყოს პირდაპირი!) გაზომვა,” - განუცხადა მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკის ფაკულტეტის პროფესორმა სერგეი ვიაჩანინმა მეცნიერების დეპარტამენტის კორესპონდენტს. Gazeta.Ru. - ანუ, ორი შავი ხვრელის შერწყმის ასტროფიზიკური კატასტროფიდან მიღებული იქნა სიგნალი. და ეს სიგნალი იდენტიფიცირებულია - ეს ასევე ძალიან მნიშვნელოვანია! ნათელია, რომ ეს არის ორი შავი ხვრელიდან. და ეს არის გრავიტაციული ასტრონომიის ახალი ეპოქის დასაწყისი, რომელიც საშუალებას მისცემს სამყაროს შესახებ ინფორმაციის მიღებას არა მხოლოდ ოპტიკური, რენტგენის, ელექტრომაგნიტური და ნეიტრინო წყაროების, არამედ გრავიტაციული ტალღების მეშვეობითაც.

შეგვიძლია ვთქვათ, რომ შავი ხვრელების 90 პროცენტი აღარ არის ჰიპოთეტური ობიექტები. გარკვეული ეჭვი რჩება, მაგრამ მაინც, დაჭერილი სიგნალი მტკივნეულად ერგება იმას, რასაც ორი შავი ხვრელის შერწყმის უთვალავი სიმულაცია ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შესაბამისად წინასწარმეტყველებს.

ეს არის ძლიერი არგუმენტი იმისა, რომ შავი ხვრელები არსებობს. ამგვარ სიგნალს სხვა ახსნა ჯერ არ აქვს. აქედან გამომდინარე, ვარაუდობენ, რომ შავი ხვრელები არსებობს.

"აინშტაინი ძალიან ბედნიერი იქნებოდა"

გრავიტაციული ტალღები იწინასწარმეტყველა ალბერტ აინშტაინმა (რომელიც, სხვათა შორის, სკეპტიკურად უყურებდა შავი ხვრელების არსებობას) მისი ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში. ფარდობითობის ზოგად თეორიაში დროს ემატება სამი სივრცითი განზომილება და სამყარო ხდება ოთხგანზომილებიანი. თეორიის თანახმად, რომელმაც ფიზიკა დაატრიალა, გრავიტაცია არის სივრც-დროის გამრუდების შედეგი მასის გავლენის ქვეშ.

აინშტაინმა დაამტკიცა, რომ ნებისმიერი მატერია, რომელიც აჩქარებით მოძრაობს, ქმნის სივრცე-დროის დარღვევას - გრავიტაციულ ტალღას. ეს არეულობა რაც უფრო დიდია, მით მეტია ობიექტის აჩქარება და მასა.

გრავიტაციული ძალების სისუსტის გამო, სხვა ფუნდამენტურ ურთიერთქმედებებთან შედარებით, ამ ტალღებს უნდა ჰქონდეთ ძალიან მცირე სიდიდე, რომლის რეგისტრაცია რთულია.

ზოგადი ფარდობითობის ჰუმანიტარული მეცნიერებების ახსნისას, ფიზიკოსები ხშირად სთხოვენ მათ წარმოიდგინონ გაჭიმული რეზინის ფურცელი, რომელზეც მასიური ბურთებია დაშვებული. ბურთები უბიძგებენ რეზინას და დაჭიმული ფურცელი (რომელიც წარმოადგენს სივრცე-დროს) დეფორმირებულია. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მიხედვით, მთელი სამყარო რეზინისაა, რომელზედაც ყველა პლანეტა, ყველა ვარსკვლავი და ყველა გალაქტიკა კვალს ტოვებს. ჩვენი დედამიწა მზის ირგვლივ ტრიალებს, როგორც პატარა ბურთი, რომელიც შემოვიდა ძაბრის კონუსზე, რომელიც წარმოიქმნება მძიმე ბურთის მიერ სივრცე-დროის „დარტყმის“ შედეგად.

დარიგება/როიტერი

მძიმე ბურთი არის მზე

სავარაუდოა, რომ გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა, რომელიც აინშტაინის თეორიის მთავარი დადასტურებაა, ნობელის პრემიაზე მოითხოვება ფიზიკაში. "აინშტაინი ძალიან ბედნიერი იქნებოდა", - თქვა გაბრიელა გონსალესმა, LIGO თანამშრომლობის სპიკერმა.

მეცნიერთა აზრით, აღმოჩენის პრაქტიკულ გამოყენებადობაზე საუბარი ჯერ ნაადრევია. „თუმცა ჰაინრიხ ჰერცი (გერმანელი ფიზიკოსი, რომელმაც დაამტკიცა ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა. - Gazeta.Ru) ფიქრობდა, რომ იქნებოდა მობილური ტელეფონი? არა! ჩვენ ახლა ვერაფერს წარმოვიდგენთ“, - ამბობს ვალერი მიტროფანოვი, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკის ფაკულტეტის პროფესორი. მ.ვ. ლომონოსოვი. - მე ვხელმძღვანელობ ფილმით "ინტერსტელარი". მას აკრიტიკებენ, კი, მაგრამ ველურ კაცსაც კი შეეძლო წარმოედგინა ჯადოსნური ხალიჩა. და მფრინავი ხალიჩა გადაიქცა თვითმფრინავად და ეს არის ის. და აქ უკვე აუცილებელია რაღაც ძალიან რთული წარმოდგენა. Interstellar-ში ერთ-ერთი მომენტი დაკავშირებულია იმასთან, რომ ადამიანს შეუძლია ერთი სამყაროდან მეორეში მოგზაურობა. თუ ასეა, გჯერათ, რომ ადამიანს შეუძლია იმოგზაუროს ერთი სამყაროდან მეორეში, რომ შეიძლება იყოს მრავალი სამყარო - არაფერი? ვერ გიპასუხებ არა. იმიტომ, რომ ფიზიკოსს არ შეუძლია ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა „არა“-თ! მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ეს ეწინააღმდეგება კონსერვაციის ზოგიერთ კანონს! არის ვარიანტები, რომლებიც არ ეწინააღმდეგება ცნობილ ფიზიკურ კანონებს. ასე რომ, მოგზაურობა მსოფლიოს გარშემო შეიძლება იყოს!

გუშინ მსოფლიო შოკში ჩავარდა სენსაციამ: მეცნიერებმა საბოლოოდ აღმოაჩინეს გრავიტაციული ტალღები, რომელთა არსებობაც აინშტაინმა ასი წლის წინ იწინასწარმეტყველა. ეს არის გარღვევა. სივრცე-დროის დამახინჯება (ეს არის გრავიტაციული ტალღები - ახლა ჩვენ აგიხსნით რა არის) LIGO ობსერვატორიაში აღმოაჩინეს და მისი ერთ-ერთი დამაარსებელია - ვის იფიქრებდით? - კიპ თორნი, წიგნის ავტორი.

ჩვენ ვამბობთ, რატომ არის გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა ასე მნიშვნელოვანი, რა თქვა მარკ ცუკერბერგმა და, რა თქმა უნდა, პირველ პირში ვიზიარებთ ამბავს. კიპ თორნმა, ისევე როგორც არავინ, იცის, როგორ მუშაობს პროექტი, რა ხდის მას უჩვეულო და რა მნიშვნელობა აქვს LIGO-ს კაცობრიობისთვის. დიახ, დიახ, ყველაფერი ძალიან სერიოზულია.

გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა

სამეცნიერო სამყაროს სამუდამოდ ემახსოვრება 2016 წლის 11 თებერვლის თარიღი, ამ დღეს LIGO პროექტის მონაწილეებმა განაცხადეს: ამდენი უშედეგო მცდელობის შემდეგ გრავიტაციული ტალღები იპოვეს. ეს არის რეალობა. სინამდვილეში, ისინი ცოტა ადრე აღმოაჩინეს: 2015 წლის სექტემბერში, მაგრამ გუშინ ეს აღმოჩენა ოფიციალურად იქნა აღიარებული. The Guardian თვლის, რომ მეცნიერები აუცილებლად მიიღებენ ნობელის პრემიას ფიზიკაში.

გრავიტაციული ტალღების მიზეზი არის ორი შავი ხვრელის შეჯახება, რომელიც მოხდა დედამიწიდან უკვე ... მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე. წარმოიდგინეთ, რამდენად დიდია ჩვენი სამყარო! ვინაიდან შავი ხვრელები ძალიან მასიური სხეულებია, ისინი ტრიალებს სივრცე-დროში და ოდნავ ამახინჯებენ მას. ასე ჩნდება ტალღები, რომლებიც წყალში ჩაგდებული ქვიდან ვრცელდება.

ასე შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც დედამიწაზე მოდის, მაგალითად, ჭიის ხვრელიდან. ნახატი წიგნიდან „ვარსკვლავთშორისი. მეცნიერება კულისებში"

შედეგად მიღებული ვიბრაციები გადაკეთდა ხმად. საინტერესოა, რომ გრავიტაციული ტალღების სიგნალი დაახლოებით იმავე სიხშირით მოდის, როგორც ჩვენი მეტყველება. ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია საკუთარი ყურით გავიგოთ, როგორ ეჯახებიან შავი ხვრელები. გაიგეთ როგორ ჟღერს გრავიტაციული ტალღები.

და იცი რა? სულ ახლახანს მოხდა, რომ შავი ხვრელები განსხვავებულად არის მოწყობილი, ვიდრე ადრე ეგონათ. მაგრამ ბოლოს და ბოლოს, საერთოდ არ არსებობდა არანაირი მტკიცებულება, რომ ისინი არსებობდნენ პრინციპში. ახლა კი არსებობს. შავი ხვრელები მართლაც "ცხოვრობენ" სამყაროში.

ასე რომ, მეცნიერთა აზრით, კატასტროფა ჰგავს - შავი ხვრელების შერწყმას, -.

11 თებერვალს გაიმართა გრანდიოზული კონფერენცია, რომელმაც შეკრიბა ათასზე მეტი მეცნიერი 15 ქვეყნიდან. რუსი მეცნიერებიც იმყოფებოდნენ. და, რა თქმა უნდა, არა კიპ თორნის გარეშე. ”ეს აღმოჩენა არის ხალხისთვის საოცარი, ბრწყინვალე ძიების დასაწყისი: სამყაროს მრუდი მხარის ძიება და შესწავლა - ობიექტები და ფენომენები, რომლებიც შექმნილია დამახინჯებული სივრცე-დროისგან. შავი ხვრელების და გრავიტაციული ტალღების შეჯახება ჩვენი პირველი ღირსშესანიშნავი ნიმუშებია“, - თქვა კიპ თორნმა.

გრავიტაციული ტალღების ძიება ფიზიკის ერთ-ერთი მთავარი პრობლემა იყო. ახლა ისინი იპოვეს. და აინშტაინის გენიალურობა კიდევ ერთხელ დასტურდება.

ოქტომბერში ჩვენ ვესაუბრეთ რუს ასტროფიზიკოსს და მეცნიერების ცნობილ პოპულარიზაციას სერგეი პოპოვს. წყალში ჩაიხედა! შემოდგომა: ”მეჩვენება, რომ ახლა ჩვენ ვართ ახალი აღმოჩენების ზღვარზე, რაც პირველ რიგში განპირობებულია LIGO და VIRGO გრავიტაციული ტალღების დეტექტორების მუშაობით (კიპ თორნმა ახლახანს დიდი წვლილი შეიტანა LIGO პროექტის შექმნაში). ” საოცარია, არა?

გრავიტაციული ტალღები, ტალღის დეტექტორები და LIGO

კარგი, ახლა ცოტა ფიზიკა. მათთვის, ვისაც ნამდვილად სურს გაიგოს რა არის გრავიტაციული ტალღები. აქ მოცემულია ორი შავი ხვრელის ტენდექსის ხაზების მხატვრული გამოსახვა, რომლებიც ერთმანეთის ირგვლივ ტრიალებენ, საათის ისრის საწინააღმდეგოდ და შემდეგ ეჯახებიან. Tendex ხაზები წარმოქმნის მოქცევის გრავიტაციას. Გაინძერი. ხაზები, რომლებიც წარმოიქმნება ორი ყველაზე შორეული წერტილიდან წყვილი შავი ხვრელის ზედაპირზე, ჭიმავს ყველაფერს მათ გზაზე, მათ შორის მხატვრის მეგობრის ჩათვლით, რომელიც ნახატში შევიდა. შეჯახების ადგილიდან გამომავალი ხაზები შეკუმშავს ყველაფერს.

როდესაც ხვრელები ერთიმეორის ირგვლივ ბრუნავენ, ისინი მიჰყვებიან ტენდექსის ხაზებს, რომლებიც წყლის ნაკადს ჰგავს დაწნული გაზონის გამფრქვევიდან. გადაღებული წიგნიდან Interstellar. მეცნიერება კულისებში არის წყვილი შავი ხვრელის შეჯახება, რომლებიც ერთიმეორის გარშემო ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ და მათი ტენდექსის ხაზები.

შავი ხვრელები გაერთიანებულია ერთ დიდ ხვრელში; ის დეფორმირებულია და ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ, თან ათრევს ტენექსის ხაზებს. სტაციონარული დამკვირვებელი ხვრელიდან შორს იგრძნობს ვიბრაციას, როდესაც მასში გადის ტენქსის ხაზები: გაჭიმვა, შემდეგ შეკუმშვა, შემდეგ გაჭიმვა - ტენქსის ხაზები ხდება გრავიტაციული ტალღა. ტალღების გავრცელებასთან ერთად შავი ხვრელის დეფორმაცია თანდათან მცირდება და ტალღებიც სუსტდება.

როდესაც ეს ტალღები მიაღწევენ დედამიწას, მათ აქვთ ფორმა, რომელიც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემული ფიგურის ზედა ნაწილში. ისინი ერთი მიმართულებით იჭიმება და მეორეზე იკუმშება. გაჭიმვა და შეკუმშვა მერყეობს (წითლიდან მარჯვნივ-მარცხნივ, ლურჯიდან მარჯვნივ-მარცხნივ, წითლად მარჯვნივ-მარცხნივ და ა.შ.), როდესაც ტალღები გადის დეტექტორში ფიგურის ბოლოში.

გრავიტაციული ტალღები გადის LIGO დეტექტორში.

დეტექტორი შედგება ოთხი დიდი სარკისგან (40 კილოგრამი, 34 სანტიმეტრი დიამეტრის), რომლებიც მიმაგრებულია ორი პერპენდიკულარული მილის ბოლოებზე, რომელსაც დეტექტორის მკლავები ეწოდება. გრავიტაციული ტალღების ტენდექსის ხაზები ჭიმავს ერთ მხარს, ხოლო მეორეს იკუმშება, შემდეგ კი, პირიქით, შეკუმშავს პირველს და ჭიმავს მეორეს. და ასე ისევ და ისევ. მკლავების სიგრძის პერიოდული ცვლილებით, სარკეები მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით და ამ ძვრებს თვალყურს ადევნებენ ლაზერული სხივების გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ინტერფერომეტრია. აქედან მომდინარეობს სახელწოდება LIGO: ლაზერული ინტერფერომეტრიული გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორია.

LIGO მართვის ცენტრი, საიდანაც აგზავნიან ბრძანებებს დეტექტორში და აკონტროლებენ მიღებულ სიგნალებს. LIGO-ს გრავიტაციული დეტექტორები განლაგებულია ჰენფორდში, ვაშინგტონი და ლივინგსტონში, ლუიზიანა. ფოტო წიგნიდან „Interstellar. მეცნიერება კულისებში"

ახლა LIGO არის საერთაშორისო პროექტი, რომელშიც ჩართულია 900 მეცნიერი სხვადასხვა ქვეყნიდან, რომლის სათაო ოფისი მდებარეობს კალიფორნიის ტექნოლოგიურ ინსტიტუტში.

სამყაროს გრეხილი მხარე

შავი ხვრელები, ჭიის ხვრელები, სინგულარები, გრავიტაციული ანომალიები და უფრო მაღალი რიგის ზომები ასოცირდება სივრცისა და დროის გამრუდებასთან. ამიტომაც კიპ თორნი მათ "სამყაროს მრუდე მხარეს" უწოდებს. კაცობრიობას ჯერ კიდევ აქვს ძალიან ცოტა ექსპერიმენტული და დაკვირვების მონაცემები სამყაროს მრუდი მხრიდან. ამიტომაც ჩვენ დიდ ყურადღებას ვაქცევთ გრავიტაციულ ტალღებს: ისინი დამზადებულია მრუდი სივრცისგან და გვაძლევს ყველაზე ხელმისაწვდომ გზას მრუდი მხარის შესასწავლად.

წარმოიდგინეთ, რომ ოკეანე უნდა გენახათ მხოლოდ მაშინ, როცა ის მშვიდია. თქვენ არ იცით დინების, მორევებისა და ქარიშხლის ტალღების შესახებ. ეს მოგვაგონებს ჩვენს ამჟამინდელ ცოდნას სივრცისა და დროის გამრუდების შესახებ.

ჩვენ თითქმის არაფერი ვიცით იმის შესახებ, თუ როგორ იქცევა გამრუდებული სივრცე და დახრილი დრო „ქარიშხლში“ – როცა სივრცის ფორმა მძაფრად იცვლება და როცა იცვლება დროის დინების სიჩქარე. ეს არის ცოდნის უჩვეულოდ მიმზიდველი საზღვარი. მეცნიერმა ჯონ უილერმა ამ ცვლილებებისთვის დაასახელა ტერმინი „გეომეტროდინამიკა“.

გეომეტროდინამიკის სფეროში განსაკუთრებით საინტერესოა ორი შავი ხვრელის შეჯახება.

ორი არამბრუნავი შავი ხვრელის შეჯახება. მოდელი წიგნიდან "Interstellar. მეცნიერება კულისებში"

ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს მომენტს, როდესაც ორი შავი ხვრელი ერთმანეთს ეჯახება. სწორედ ასეთმა მოვლენამ მეცნიერებს საშუალება მისცა გრავიტაციული ტალღების ჩაწერა. ეს მოდელი შექმნილია არამბრუნავი შავი ხვრელებისთვის. ზედა: ორბიტები და ხვრელების ჩრდილები, როგორც ჩანს ჩვენი სამყაროდან. შუა: მრუდი სივრცე და დრო, დათვალიერებული სხივიდან (მაღალგანზომილებიანი ჰიპერსივრცე); ისრები გვიჩვენებს, თუ როგორ ხდება სივრცე მოძრაობაში, ხოლო ცვალებადი ფერები აჩვენებს, თუ როგორ იღუნება დრო. ქვედა: გამოსხივებული გრავიტაციული ტალღების ფორმა.

გრავიტაციული ტალღები დიდი აფეთქებიდან

სიტყვა კიპ თორნს. „1975 წელს ლეონიდ გრიშჩუკმა, ჩემმა კარგმა მეგობარმა რუსეთიდან, სენსაციური განცხადება გააკეთა. მისი თქმით, დიდი აფეთქების მომენტში წარმოიშვა მრავალი გრავიტაციული ტალღა და მათი წარმოშობის მექანიზმი (ადრე უცნობია) იყო შემდეგი: კვანტური რყევები. (შემთხვევითი რყევები - რედ.)გრავიტაციული ველი დიდი აფეთქების დროს საგრძნობლად გაძლიერდა სამყაროს საწყისი გაფართოებით და ამგვარად იქცა თავდაპირველ გრავიტაციულ ტალღებად. ეს ტალღები, თუ მათი აღმოჩენა შესაძლებელია, შეიძლება გვითხრან რა ხდებოდა ჩვენი სამყაროს დაბადების მომენტში“.

თუ მეცნიერები იპოვიან თავდაპირველ გრავიტაციულ ტალღებს, ჩვენ გავიგებთ, როგორ დაიწყო სამყარო.

ადამიანებმა შორს ამოიცნეს სამყაროს ყველა საიდუმლოება. ჯერ კიდევ წინ.

მომდევნო წლებში, როდესაც გაუმჯობესდა ჩვენი გაგება დიდი აფეთქების შესახებ, ცხადი გახდა, რომ ეს საწყისი ტალღები უნდა იყოს ძლიერი ტალღის სიგრძეზე, რომელიც შეესაბამება ხილული სამყაროს ზომას, ანუ მილიარდობით სინათლის წლის სიგრძეზე. წარმოგიდგენიათ რამდენია?... და ტალღის სიგრძეზე, რომელსაც ფარავს LIGO დეტექტორები (ასობით და ათასობით კილომეტრი), ტალღები, სავარაუდოდ, ძალიან სუსტი იქნება მათი ამოცნობისთვის.

ჯეიმი ბოკის გუნდმა ააშენა BICEP2 აპარატი, რომელმაც აღმოაჩინა პირველადი გრავიტაციული ტალღების კვალი. ჩრდილოეთ პოლუსის ხელნაკეთობა აქ ნაჩვენებია ბინდის დროს, რომელიც იქ მხოლოდ წელიწადში ორჯერ ხდება.

BICEP2 აპარატი. სურათი წიგნიდან „ვარსკვლავთშორისი. მეცნიერება კულისებში"

ის გარშემორტყმულია ფარებით, რომლებიც იცავენ ხომალდს მიმდებარე ყინულის ფურცლის რადიაციისგან. ზედა მარჯვენა კუთხეში არის რელიქტური გამოსხივების კვალი - პოლარიზაციის ნიმუში. ელექტრული ველის ხაზები მიმართულია მოკლე მსუბუქი დარტყმების გასწვრივ.

სამყაროს დასაწყისის ბილიკი

1990-იანი წლების დასაწყისში კოსმოლოგებმა გააცნობიერეს, რომ ამ მილიარდობით სინათლის წლის სიგრძის გრავიტაციულ ტალღებს უნიკალური კვალი უნდა დაეტოვებინა ელექტრომაგნიტურ ტალღებზე, რომლებიც ავსებენ სამყაროს - ეგრეთ წოდებული კოსმოსური მიკროტალღური ფონი, ან CMB. ამით დაიწყო წმინდა გრაალის ძიება. ყოველივე ამის შემდეგ, თუ იპოვით ამ კვალს და მისგან მიიღებთ ორიგინალური გრავიტაციული ტალღების თვისებებს, შეგიძლიათ გაიგოთ, თუ როგორ დაიბადა სამყარო.

2014 წლის მარტში, სანამ კიპ თორნი წერდა ამ წიგნს, ჯეიმი ბოკის გუნდმა, კალტექსელი კოსმოლოგი, რომლის ოფისიც თორნის გვერდით არის, საბოლოოდ იპოვეს ეს კვალი CMB-ში.

ეს აბსოლუტურად საოცარი აღმოჩენაა, მაგრამ არის ერთი საკამათო მომენტი: ჯეიმის გუნდის მიერ აღმოჩენილი ბილიკი შეიძლება გამოწვეული იყოს არა გრავიტაციული ტალღებით, არამედ რაღაც სხვა.

თუ დიდი აფეთქების გრავიტაციული ტალღების კვალი მართლაც იქნა ნაპოვნი, მაშინ ადგილი ჰქონდა დონის კოსმოლოგიურ აღმოჩენას, რომელიც ხდება, შესაძლოა, ყოველ ნახევარ საუკუნეში ერთხელ. ის იძლევა შანსს შევეხო იმ მოვლენებს, რომლებიც მოხდა სამყაროს დაბადებიდან ტრილიონედიდან ტრილიონედი წამიდან.

ეს აღმოჩენა ადასტურებს თეორიებს, რომ სამყაროს გაფართოება იმ მომენტში იყო უკიდურესად სწრაფი, კოსმოლოგების ჟარგონით - ინფლაციური სიჩქარე. და აუწყებს ახალი ეპოქის დადგომას კოსმოლოგიაში.

გრავიტაციული ტალღები და ვარსკვლავთშორისი

გუშინ, გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის შესახებ კონფერენციაზე, ვალერი მიტროფანოვმა, მოსკოვის მეცნიერთა LIGO-ს თანამშრომლობის ხელმძღვანელმა, რომელშიც შედის 8 მეცნიერი მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან, აღნიშნა, რომ ფილმის ვარსკვლავთშორისი სიუჟეტი, თუმცა ფანტასტიკურია, არც ისე შორს არის. რეალობა. და ეს ყველაფერი იმიტომ, რომ სამეცნიერო კონსულტანტი იყო კიპ თორნი. თავად თორნმა გამოთქვა იმედი, რომ მას სჯერა მომავალი პილოტირებული ფრენების შავ ხვრელამდე. დაე, ისინი არ მოხდეს როგორც ჩვენ გვსურს, მაგრამ დღეს ეს ბევრად უფრო რეალურია, ვიდრე ადრე იყო.

შორს არ არის ის დღე, როდესაც ადამიანები დატოვებენ ჩვენი გალაქტიკის საზღვრებს.

მოვლენამ მილიონობით ადამიანის გონება შეძრა. ცნობილი მარკ ცუკერბერგი წერდა: „გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა ყველაზე დიდი აღმოჩენაა თანამედროვე მეცნიერებაში. ალბერტ აინშტაინი ჩემი ერთ-ერთი გმირია, ამიტომაც მივიღე ეს აღმოჩენა ასე ახლოს. ერთი საუკუნის წინ ფარდობითობის ზოგადი თეორიის (GR) ფარგლებში მან იწინასწარმეტყველა გრავიტაციული ტალღების არსებობა. მაგრამ ისინი იმდენად პატარები არიან, რომ აღმოჩენილიყვნენ, რომ მოვიდა მათი ძიება ისეთი მოვლენების სათავეში, როგორიცაა დიდი აფეთქება, ვარსკვლავური აფეთქებები და შავი ხვრელის შეჯახება. როდესაც მეცნიერები გაანალიზებენ მიღებულ მონაცემებს, ჩვენს წინაშე კოსმოსის სრულიად ახალი ხედი გაიხსნება. და, შესაძლოა, ეს ნათელს მოჰფენს სამყაროს წარმოშობას, შავი ხვრელების დაბადებასა და განვითარებას. ძალიან შთამაგონებელია ვიფიქროთ იმაზე, თუ რამდენი სიცოცხლე და ძალისხმევა დაიხარჯა სამყაროს ამ საიდუმლოს გამოსავლენად. ეს გარღვევა შესაძლებელი გახდა ბრწყინვალე მეცნიერებისა და ინჟინრების, სხვადასხვა ეროვნების ადამიანების ნიჭის წყალობით, ასევე უახლესი კომპიუტერული ტექნოლოგიების წყალობით, რომლებიც სულ ახლახან გამოჩნდა. ვულოცავ ყველა ჩართულს. აინშტაინი იამაყებს შენით."

ასეთია მეტყველება. და ეს არის ადამიანი, რომელიც უბრალოდ დაინტერესებულია მეცნიერებით. შეიძლება წარმოიდგინოთ, რა ემოციების ქარიშხალმა მოიცვა მეცნიერები, რომლებმაც ხელი შეუწყეს აღმოჩენას. როგორც ჩანს, ახალი ეპოქის მომსწრენი ვართ, მეგობრებო. Ეს გასაოცარია.

P.S. მოგეწონათ? გამოიწერეთ ჩვენი ბიულეტენი ჰორიზონტზე. კვირაში ერთხელ ვაგზავნით საგანმანათლებლო წერილებს და ვაძლევთ ფასდაკლებას MIF წიგნებზე.

2016 წლის 11 თებერვალს მეცნიერთა საერთაშორისო ჯგუფმა, მათ შორის რუსეთიდან, ვაშინგტონში გამართულ პრესკონფერენციაზე გამოაცხადა აღმოჩენა, რომელიც ადრე თუ გვიან შეცვლის ცივილიზაციის განვითარებას. შესაძლებელი იყო პრაქტიკაში გრავიტაციული ტალღების ან სივრცე-დროის ტალღების დამტკიცება. მათი არსებობა 100 წლის წინ იწინასწარმეტყველა ალბერტ აინშტაინმა თავის ნაშრომში.

არავის ეპარება ეჭვი, რომ ამ აღმოჩენას ნობელის პრემია მიენიჭება. მეცნიერები არ ჩქარობენ მის პრაქტიკულ გამოყენებაზე საუბარს. მაგრამ ისინი შეახსენებენ, რომ ბოლო დრომდე კაცობრიობამ ასევე არ იცოდა ზუსტად რა უნდა გაეკეთებინა ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, რამაც საბოლოოდ გამოიწვია ნამდვილი სამეცნიერო და ტექნოლოგიური რევოლუცია.

რა არის გრავიტაციული ტალღები მარტივი სიტყვებით

გრავიტაცია და უნივერსალური გრავიტაცია ერთი და იგივეა. გრავიტაციული ტალღები OTS-ის ერთ-ერთი გამოსავალია. ისინი უნდა გავრცელდეს სინათლის სიჩქარით. მას გამოყოფს ნებისმიერი სხეული, რომელიც მოძრაობს ცვლადი აჩქარებით.

მაგალითად, ის ბრუნავს თავის ორბიტაზე ვარსკვლავისკენ მიმართული ცვლადი აჩქარებით. და ეს აჩქარება მუდმივად იცვლება. მზის სისტემა ასხივებს ენერგიას რამდენიმე კილოვატის რიგის გრავიტაციულ ტალღებში. ეს არის მცირე რაოდენობა, შედარებით 3 ძველი ფერადი ტელევიზორი.

კიდევ ერთი რამ არის ორი პულსარი (ნეიტრონული ვარსკვლავი), რომლებიც ბრუნავს ერთმანეთის გარშემო. ისინი მოძრაობენ ძალიან მჭიდრო ორბიტაზე. ასეთი „წყვილი“ ასტროფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს და მას დიდი ხანია აკვირდებოდნენ. ობიექტები მზად იყვნენ ერთმანეთზე დაცემისთვის, რაც ირიბად მიუთითებდა იმაზე, რომ პულსარები ასხივებენ სივრცე-დროის ტალღებს, ანუ ენერგიას მათ ველში.

გრავიტაცია არის მიზიდულობის ძალა. მიწაზე ვართ მიზიდული. გრავიტაციული ტალღის არსი კი არის ამ ველის ცვლილება, უკიდურესად სუსტი, როცა საქმე ჩვენზეა. მაგალითად, აიღეთ წყლის დონე წყალსაცავში. გრავიტაციული ველის ინტენსივობა არის თავისუფალი ვარდნის აჩქარება კონკრეტულ წერტილში. ტალღა მიედინება ჩვენს წყალსაცავზე და უცებ იცვლება თავისუფალი ვარდნის აჩქარება, სულ ცოტათი.

ასეთი ექსპერიმენტები გასული საუკუნის 60-იან წლებში დაიწყო. ამ დროს მათ ეს გამოიტანეს: ჩამოკიდეს უზარმაზარი ალუმინის ცილინდრი, გაცივებული, რათა თავიდან აიცილონ შიდა თერმული რყევები. და ისინი ელოდნენ ტალღას, მაგალითად, ორი მასიური შავი ხვრელის შეჯახებისგან, რომელიც მოულოდნელად მოგვწვდებოდა. მკვლევარები აღფრთოვანებულები იყვნენ და განაცხადეს, რომ მთელ დედამიწაზე შეიძლება გავლენა იქონიოს გრავიტაციულმა ტალღამ, რომელიც მოდის კოსმოსიდან. პლანეტა დაიწყებს რხევას და ამ სეისმური ტალღების (შეკუმშვის, ათვლის და ზედაპირის) შესწავლა შეიძლება.

მნიშვნელოვანი სტატია მოწყობილობის შესახებ მარტივ ენაზე და იმაზე, თუ როგორ მოიპარეს ამერიკელებმა და LIGO-მ საბჭოთა მეცნიერების იდეა და ააშენეს ინტროფერომეტრები, რომლებიც აღმოჩენის საშუალებას აძლევდა. ამაზე არავინ საუბრობს, ყველა დუმს!

სხვათა შორის, გრავიტაციული გამოსხივება უფრო საინტერესოა რელიქტური გამოსხივების თვალსაზრისით, რომლის პოვნასაც ისინი ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სპექტრის შეცვლით ცდილობენ. რელიქვია და ელექტრომაგნიტური გამოსხივება დიდი აფეთქებიდან 700 ათასი წლის შემდეგ გაჩნდა, შემდეგ კი სამყაროს გაფართოების პროცესში, რომელიც სავსეა ცხელი აირებით მოძრავი დარტყმის ტალღებით, რომელიც მოგვიანებით გადაიქცა გალაქტიკებად. ამ შემთხვევაში, რა თქმა უნდა, სივრცე-დროის ტალღების გიგანტური, თვალწარმტაცი რაოდენობა უნდა ყოფილიყო გამოსხივებული, რაც გავლენას მოახდენდა კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების ტალღის სიგრძეზე, რომელიც იმ დროს ჯერ კიდევ ოპტიკური იყო. ადგილობრივი ასტროფიზიკოსი საჟინი წერს და რეგულარულად აქვეყნებს სტატიებს ამ თემაზე.

გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის არასწორი ინტერპრეტაცია

„სარკე კიდია, მასზე გრავიტაციული ტალღა მოქმედებს და ის იწყებს რხევას. და ყველაზე მცირე რყევებიც კი ატომური ბირთვის ზომაზე ნაკლები ამპლიტუდით შეინიშნება ინსტრუმენტების მიერ ”- ასეთი არასწორი ინტერპრეტაცია, მაგალითად, გამოიყენება ვიკიპედიის სტატიაში. არ დაიზაროთ, იპოვეთ საბჭოთა მეცნიერების სტატია 1962 წელს.

პირველ რიგში, სარკე უნდა იყოს მასიური, რათა იგრძნოს "ტალღები". მეორეც, ის უნდა გაცივდეს თითქმის აბსოლუტურ ნულამდე (კელვინი), რათა თავიდან აიცილოს საკუთარი თერმული რყევები. დიდი ალბათობით, არა მხოლოდ 21-ე საუკუნეში, არამედ საერთოდ ვერასოდეს იქნება შესაძლებელი ელემენტარული ნაწილაკის - გრავიტაციული ტალღების მატარებლის აღმოჩენა: