Ngayon tayo ay nakatira sa isang Uniberso na puno ng gravitational waves.

Hanggang sa makasaysayang anunsyo noong Huwebes ng umaga mula sa pagpupulong ng National Science Foundation (NSF) sa Washington, mayroon lamang mga alingawngaw na natuklasan ng Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO) ang isang mahalagang bahagi ng General Theory of Relativity ni Albert Einstein, ngunit alam na natin ngayon ang ang katotohanan ay mas malalim, kaysa sa naisip natin.

Sa kamangha-manghang kalinawan, ang LIGO ay "narinig" sa sandaling bago ang pagsasama ng binary system (dalawang itim na butas na umiikot sa bawat isa) sa isang solong kabuuan, na lumilikha ng isang malinaw na gravitational wave signal alinsunod sa teoretikal na modelo na hindi nangangailangan ng talakayan. Nasaksihan ng LIGO ang "muling pagsilang" ng isang malakas na black hole, na nangyari mga 1.3 bilyong taon na ang nakalilipas.

Ang mga gravitational wave ay palaging dumadaan at palaging dumadaan sa ating planeta (sa katunayan, dumadaan sa atin), ngunit ngayon lang natin alam kung paano mahahanap ang mga ito. Ngayon ay nabuksan na namin ang aming mga mata sa iba't ibang cosmic signal, vibrations na dulot ng mga kilalang kaganapan sa enerhiya, at nasasaksihan ang pagsilang ng isang ganap na bagong larangan ng astronomiya.

Ang tunog ng dalawang black hole na nagsasama:

"Ngayon ay naririnig na natin ang uniberso," sabi ni Gabriela Gonzalez, physicist at tagapagsalita ng LIGO, sa matagumpay na pagpupulong noong Huwebes. "Ang pagtuklas ay naghatid sa isang bagong panahon: Ang larangan ng gravitational astronomy ay isang realidad na ngayon."

Malaki ang pagbabago sa ating lugar sa Uniberso at ang pagtuklas na ito ay maaaring maging pangunahin, tulad ng pagtuklas ng mga radio wave at ang pag-unawa na ang Uniberso ay lumalawak.

Ang Teorya ng Relativity ay Nagiging Higit na Wasto

Ang pagsisikap na ipaliwanag kung ano ang mga gravitational wave at kung bakit napakahalaga ng mga ito ay kasing kumplikado ng mga equation na naglalarawan sa kanila, ngunit ang paghahanap ng mga ito ay hindi lamang nagpapalakas sa mga teorya ni Einstein tungkol sa kalikasan ng spacetime, mayroon na tayong tool para suriin ang bahagi ng uniberso na ay hindi nakikita sa amin. Maaari na nating pag-aralan ang mga cosmic wave na nilikha ng mga pinaka-energetic na kaganapan sa uniberso, at marahil ay gumamit ng gravitational waves upang gumawa ng mga bagong pisikal na pagtuklas at tuklasin ang mga bagong astronomical phenomena.

"Ngayon kailangan nating patunayan na mayroon tayong teknolohiya upang lumampas sa pagtuklas ng mga gravitational wave, dahil ito ay nagbubukas ng maraming pagkakataon para sa atin," sabi ni Lewis Lehner, ng Ontario Institute for Theoretical Physics, sa isang panayam kasunod ng pahayag ng Huwebes.

Nakatuon ang pananaliksik ni Lehner sa mga makakapal na bagay (tulad ng mga black hole) na lumilikha ng malalakas na gravitational wave. Bagama't hindi siya nauugnay sa pakikipagtulungan ng LIGO, mabilis na napagtanto ni Lehner ang kahalagahan ng makasaysayang pagtuklas na ito. "Walang mas mahusay na mga signal," sabi niya.

Ang pagtuklas ay batay sa tatlong landas, dahilan niya. Una, alam na natin ngayon na umiiral ang mga gravitational wave, at alam natin kung paano matutukoy ang mga ito. Pangalawa, ang signal na nakita ng mga istasyon ng LIGO noong Setyembre 14, 2015 ay matibay na ebidensya para sa pagkakaroon ng binary system ng mga black hole, at ang bawat black hole ay tumitimbang ng ilang sampu ng solar mass. Ang signal ay eksakto kung ano ang inaasahan naming makita bilang isang resulta ng mahirap na pagsasama ng dalawang black hole, ang isa ay tumitimbang ng 29 beses sa Araw, at ang isa ay 36 na beses. Pangatlo, at marahil ang pinakamahalaga, "ang posibilidad na maipadala sa isang black hole" ay talagang ang pinakamatibay na ebidensya para sa pagkakaroon ng mga black hole.

Kosmikong intuwisyon

Ang kaganapang ito ay sinamahan ng swerte, tulad ng maraming iba pang siyentipikong pagtuklas. Ang LIGO ay ang pinakamalaking proyekto na pinondohan ng National Science Foundation at nagsimula noong 2002. Ito ay lumabas na pagkatapos ng maraming taon ng paghahanap para sa mailap na signal ng gravitational waves, ang LIGO ay hindi sapat na sensitibo at noong 2010 ang mga obserbatoryo ay nagyelo habang ang internasyonal na kooperasyon ay ginagawa upang mapataas ang kanilang sensitivity. Pagkalipas ng limang taon, noong Setyembre 2015, ipinanganak ang "pinahusay na LIGO".

Noong panahong iyon, ang co-founder ng LIGO at theoretical physics heavyweight na si Kip Thorne ay tiwala sa tagumpay ng LIGO, na nagsasabi sa BBC: "Nandito kami. Nasa big game kami. At medyo malinaw na aalisin natin ang belo ng lihim.” At tama siya, ilang araw pagkatapos ng muling pagtatayo, isang pagsabog ng mga gravitational wave ang dumaan sa ating planeta, at ang LIGO ay sapat na sensitibo upang makita ang mga ito.

Ang mga black hole merger na ito ay hindi itinuturing na anumang espesyal; tinatayang nangyayari ang mga ganitong pangyayari tuwing 15 minuto sa isang lugar sa uniberso. Ngunit ang pagsasanib na ito ang nangyari sa tamang lugar (sa layo na 1.3 bilyong light years) sa tamang panahon (1.3 bilyong taon na ang nakakaraan) para makuha ng mga obserbatoryo ng LIGO ang signal nito. Ito ay isang purong signal mula sa uniberso, at hinulaan ito ni Einstein, at ang kanyang mga gravitational wave ay naging totoo, na naglalarawan sa isang cosmic na kaganapan na 50 beses na mas malakas kaysa sa kapangyarihan ng lahat ng mga bituin sa uniberso na pinagsama. Ang napakalaking pagsabog ng gravitational wave na ito ay naitala ng LIGO bilang isang high-frequency chirp signal habang ang mga black hole ay umiikot sa isa.

Upang kumpirmahin ang pagpapalaganap ng mga gravitational wave, ang LIGO ay binubuo ng dalawang istasyon ng pagmamasid, isa sa Louisiana, ang isa sa Washington. Upang maalis ang mga maling positibo, ang gravitational wave signal ay dapat makita sa parehong mga istasyon. Noong Setyembre 14, unang nakuha ang resulta sa Louisiana, at pagkatapos ng 7 millisecond sa Washington. Nagtugma ang mga signal, at sa tulong ng triangulation, nalaman ng mga physicist na nagmula sila sa kalangitan ng Southern Hemisphere.

Gravitational waves: paano sila magiging kapaki-pakinabang?

Kaya mayroon kaming kumpirmasyon ng signal ng black hole merger, kaya ano? Ito ay isang makasaysayang pagtuklas, na mauunawaan - 100 taon na ang nakalilipas, hindi man lang managinip si Einstein na matuklasan ang mga alon na ito, ngunit nangyari ito.

Ang pangkalahatang teorya ng relativity ay isa sa pinakamalalim na siyentipiko at pilosopikal na realisasyon noong ika-20 siglo at naging batayan ng pinaka-intelektuwal na pananaliksik sa katotohanan. Sa astronomiya, ang mga aplikasyon ng pangkalahatang relativity ay malinaw: mula sa gravitational lens hanggang sa pagsukat ng paglawak ng uniberso. Ngunit ang praktikal na aplikasyon ng mga teorya ni Einstein ay hindi malinaw, ngunit karamihan sa mga modernong teknolohiya ay gumagamit ng mga aral mula sa teorya ng relativity sa ilang mga bagay na itinuturing na simple. Halimbawa, kumuha ng mga global navigation satellite, hindi magiging tumpak ang mga ito maliban kung ang isang simpleng pagwawasto para sa time dilation (hulaan ng relativity) ay inilapat.

Malinaw na ang pangkalahatang relativity ay may mga aplikasyon sa totoong mundo, ngunit nang iharap ni Einstein ang kanyang teorya noong 1916, ang aplikasyon nito ay lubhang kaduda-dudang, na tila halata. Ikinonekta lang niya ang Uniberso ayon sa kanyang nakita, at ipinanganak ang pangkalahatang teorya ng relativity. At ngayon isa pang bahagi ng teorya ng relativity ang napatunayan, ngunit paano magagamit ang mga gravitational wave? Talagang naiintriga ang mga astrophysicist at cosmologist.

"Pagkatapos naming mangolekta ng data mula sa mga pares ng mga black hole na magsisilbing mga beacon na nakakalat sa buong uniberso," sabi ng theoretical physicist na si Neil Turok, direktor ng Institute for Theoretical Physics noong Huwebes sa isang video presentation. "Masusukat namin ang bilis ng pagpapalawak ng uniberso, o ang dami ng madilim na enerhiya na may matinding katumpakan, mas tumpak kaysa sa magagawa natin ngayon."

"Binuo ni Einstein ang kanyang teorya na may ilang mga pahiwatig mula sa kalikasan, ngunit batay sa isang lohikal na pagkakasunud-sunod. Sa loob ng 100 taon, makikita mo ang napakatumpak na kumpirmasyon ng kanyang mga hula.”

Bukod dito, ang kaganapan sa Setyembre 14 ay may ilang mga tampok sa pisika na kailangan pang tuklasin. Halimbawa, napansin ni Lehner na mula sa pagsusuri ng gravitational wave signal, masusukat ng isa ang "spin" o angular momentum ng black hole na nagsasama. "Kung nagtatrabaho ka sa isang teorya sa loob ng mahabang panahon, dapat mong malaman na ang isang black hole ay may napaka, napaka-espesyal na pag-ikot," sabi niya.

Ang pagbuo ng mga gravitational wave sa panahon ng pagsasama ng dalawang black hole:

Para sa ilang kadahilanan, ang panghuling pag-ikot ng black hole ay mas mabagal kaysa sa inaasahan, na nagpapahiwatig na ang mga itim na butas ay nagbabanggaan sa mababang bilis, o sila ay nasa isang banggaan na naging sanhi ng magkasanib na angular momentum na sumalungat sa isa't isa. "Napaka-interesante, bakit ginawa ito ng kalikasan?" sabi ni Lehner.

Maaaring ibalik ng kamakailang palaisipang ito ang ilang pangunahing pisika na naiwan, ngunit mas nakakaintriga, maaari itong magbunyag ng "bago", hindi pangkaraniwang pisika na hindi akma sa pangkalahatang relativity. At ito ay nagpapakita ng iba pang mga aplikasyon ng gravitational waves: dahil ang mga ito ay nilikha ng malakas na gravitational phenomena, mayroon tayong kakayahang suriin ang kapaligirang ito mula sa malayo, na may posibleng mga sorpresa sa daan. Bilang karagdagan, maaari nating pagsamahin ang mga obserbasyon ng astrophysical phenomena sa mga electromagnetic na pwersa upang mas maunawaan ang istraktura ng uniberso.

Application?

Naturally, pagkatapos ng malalaking anunsyo na ginawa mula sa masalimuot na pagtuklas ng siyentipiko, maraming tao sa labas ng siyentipikong komunidad ang nagtataka kung paano nila maiimpluwensyahan ang mga ito. Ang lalim ng pagtuklas ay maaaring mawala, na, siyempre, ay nalalapat din sa mga gravitational wave. Ngunit isaalang-alang ang isa pang kaso, nang natuklasan ni Wilhelm Roentgen ang mga X-ray noong 1895, habang nag-eeksperimento sa mga tubo ng cathode ray, kakaunti ang nakakaalam na sa loob lamang ng ilang taon, ang mga electromagnetic wave na ito ay magiging isang mahalagang bahagi sa pang-araw-araw na gamot mula sa diagnosis hanggang sa paggamot. Katulad nito, sa unang eksperimentong paglikha ng mga radio wave noong 1887, kinumpirma ni Heinrich Hertz ang kilalang electromagnetic equation ni James Clerk Maxwell. Pagkaraan lamang ng ilang sandali noong 90s ng ika-20 siglo, pinatunayan ni Guglielmo Marconi, na lumikha ng radio transmitter at radio receiver, ang kanilang praktikal na aplikasyon. Gayundin, ang mga equation ng Schrödinger na naglalarawan sa kumplikadong mundo ng quantum dynamics ay ginagamit na ngayon sa pagbuo ng ultrafast quantum computing.

Ang lahat ng siyentipikong pagtuklas ay kapaki-pakinabang, at marami sa bandang huli ay may pang-araw-araw na mga aplikasyon na hindi natin ipinagkakaloob. Sa kasalukuyan, ang praktikal na aplikasyon ng gravitational waves ay limitado sa astrophysics at cosmology - ngayon ay mayroon na tayong window sa "dark universe" na hindi nakikita ng electromagnetic radiation. Walang alinlangan na ang mga siyentipiko at inhinyero ay makakahanap ng iba pang gamit para sa mga cosmic na pulsation na ito kaysa sa pagdama sa uniberso. Gayunpaman, upang matukoy ang mga alon na ito, dapat mayroong mahusay na pag-unlad sa teknolohiyang optical sa LIGO, kung saan lilitaw ang mga bagong teknolohiya sa paglipas ng panahon.

Ang mga kalahok sa eksperimentong pang-agham ng LIGO, kung saan lumahok din ang mga pisikong Ruso, ay inihayag ang pagpaparehistro ng mga obserbatoryong Amerikano ng mga gravitational wave na nabuo ng banggaan ng dalawang black hole.

Ang mga gravitational wave ay naitala noong Setyembre 14, 2015, na inihayag noong Pebrero 11, 2016 sa isang espesyal na press conference ng mga kinatawan ng LIGO sa Washington. Kinailangan ng mga siyentipiko ng anim na buwan upang maproseso at ma-verify ang mga resulta. Ito ay maaaring ituring na opisyal na pagtuklas ng mga gravitational wave, dahil sa unang pagkakataon ay direktang nakarehistro sila sa Earth. Ang mga resulta ng trabaho ay nai-publish sa journal Physical Review Letters.

Physicists ng Moscow State University sa isang press conference. Larawan ni Maxim Abaev.

Scheme ng mga interferometer at ang kanilang lokasyon sa isang eskematiko na mapa ng United States. Ang test mirror masa sa figure ay pinangalanang Test Mass.

Mga masa ng pagsubok, sila rin ay mga interferometer na salamin, na gawa sa fused quartz. Larawan: www.ligo.caltech.edu

Numerical simulation ng gravitational waves mula sa papalapit na black hole. Figure: Mga Sulat sa Pagsusuri ng Pisikal http://physics.aps.org/articles/v9/17

LIGO Observatory malapit sa Livingston, Louisiana. Larawan: www.ligo.caltech.edu

Kaya, isa sa pinakamahalagang problemang kinakaharap ng mga physicist sa nakalipas na 100 taon ay nalutas na. Ang pagkakaroon ng mga gravitational wave ay hinulaan ng pangkalahatang teorya ng relativity (GR) na binuo noong 1915-1916 ni Albert Einstein - ang pangunahing teoryang pisikal na naglalarawan sa istruktura at ebolusyon ng ating mundo. Ang pangkalahatang relativity, sa katunayan, ay isang teorya ng gravity, na nagtatatag ng koneksyon nito sa mga katangian ng space-time. Ang malalaking katawan ay gumagawa ng mga pagbabago dito, na karaniwang tinatawag na curvature ng space-time. Kung ang mga katawan na ito ay gumagalaw na may variable na acceleration, kung gayon mayroong mga nagpapalaganap na pagbabago sa space-time, na tinatawag na gravitational waves.

Ang problema sa kanilang pagpaparehistro ay ang mga gravitational wave ay napakahina, at ang kanilang pagtuklas mula sa anumang mapagkukunang panlupa ay halos imposible. Sa loob ng maraming taon, hindi posible na makita ang mga ito mula sa karamihan ng mga bagay sa kalawakan. Nanatili lamang ang pag-asa sa mga gravitational wave mula sa malalaking sakuna sa kosmiko tulad ng mga pagsabog ng supernova, banggaan ng mga neutron star o black hole. Ang mga pag-asang ito ay nabigyang-katwiran. Sa papel na ito, tumpak na natukoy ang mga gravitational wave mula sa pagsasama ng dalawang black hole.

Upang makita ang mga gravitational wave noong 1992, iminungkahi ang isang napakagandang proyekto, na tinatawag na LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory - laser-interferometric gravitational-wave observatory). Ang teknolohiya para dito ay binuo ng halos dalawampung taon. At ito ay ipinatupad ng dalawa sa pinakamalaking sentrong pang-agham sa Estados Unidos - ang California at Massachusetts Institutes of Technology. Ang karaniwang pangkat ng siyentipiko, ang pakikipagtulungan ng LIGO, ay kinabibilangan ng humigit-kumulang 1,000 siyentipiko mula sa 16 na bansa. Ang Russia ay kinakatawan ng Moscow State University at ng Institute of Applied Physics ng Russian Academy of Sciences (Nizhny Novgorod)

Kasama sa LIGO ang mga obserbatoryo sa mga estado ng Washington at Louisiana, na matatagpuan sa layo na 3000 km, na isang hugis-L na Michelson interferometer na may dalawang braso na 4 km ang haba. Ang laser beam, na dumadaan sa sistema ng mga salamin, ay nahahati sa dalawang beam, na ang bawat isa ay kumakalat sa balikat nito. Tumalbog sila sa salamin at bumalik. Pagkatapos ang dalawang light wave na ito, na dumaan sa magkaibang landas, ay idinagdag sa detektor. Sa una, ang sistema ay naka-set up upang ang mga alon ay kanselahin ang isa't isa, at walang tumama sa detektor. Ang mga gravitational wave ay nagbabago sa mga distansya sa pagitan ng mga masa ng pagsubok, na sabay na nagsisilbing interferometer na mga salamin, na humahantong sa katotohanan na ang kabuuan ng mga alon ay hindi na katumbas ng zero at ang intensity ng signal sa photodetector ay magiging proporsyonal sa mga pagbabagong ito. Ang signal na ito ay ginagamit upang magrehistro ng isang gravitational wave.

Ang una, paunang, yugto ng mga sukat ay naganap noong 2002-2010 at hindi pinapayagan ang pag-detect ng mga gravitational wave. Ang sensitivity ng mga device ay hindi sapat (shifts hanggang sa 4x10 -18 m ay sinusubaybayan). Pagkatapos ay napagpasyahan noong 2010 na ihinto ang trabaho at i-upgrade ang kagamitan, na nagpapataas ng sensitivity ng higit sa 10 beses. Ang pinahusay na kagamitan, na nagsimulang magtrabaho sa ikalawang kalahati ng 2015, ay napansin ang isang pagbabago sa pamamagitan ng isang talaan na 10 -19 m. At nasa pagsubok na, ang mga siyentipiko ay naghihintay para sa isang pagtuklas, naitala nila ang isang gravitational surge mula sa isang kaganapan. na, pagkatapos ng mahabang pag-aaral, ay nakilala bilang ang pagsasanib ng dalawang itim na butas na may masa sa 29 at 36 na masa ng solar.

Kasabay ng Washington, isang press conference din ang ginanap sa Moscow. Dito, ang mga kalahok ng eksperimento, na kumakatawan sa Faculty of Physics ng Moscow State University, ay nagsalita tungkol sa kanilang kontribusyon sa pagpapatupad nito. Ang grupo ng VB Braginsky ay lumahok sa gawain mula pa sa simula ng proyekto. Tiniyak ng mga physicist ng Moscow State University ang pagpupulong ng isang kumplikadong istraktura, na kinakatawan ng mga interferometer na salamin na sabay na nagsisilbing mga masa ng pagsubok.

Bilang karagdagan, ang kanilang mga gawain ay kasama ang paglaban sa mga extraneous fluctuations (ingay), na maaaring makagambala sa pagtuklas ng mga gravitational wave. Ang mga espesyalista sa Moscow State University ang nagpatunay na ang aparato ay dapat na gawa sa fused quartz, na sa mga temperatura ng operating ay magiging mas kaunting ingay kaysa sa sapiro na inaalok ng iba pang mga mananaliksik. Sa partikular, upang mabawasan ang thermal noise, kinakailangan upang matiyak na ang mga oscillations ng mga masa ng pagsubok na nasuspinde tulad ng mga pendulum ay hindi nabubulok sa napakatagal na panahon. Nakamit ng mga MSU physicist ang oras ng pagkabulok na 5 taon!

Ang tagumpay ng mga pagsukat na isinagawa ay magbubunga ng isang bagong gravitational-wave astronomy at gagawing posible na matuto ng maraming tungkol sa Uniberso. Marahil ay magagawa ng mga physicist na malutas ang ilan sa mga misteryo ng madilim na bagay at ang mga unang yugto ng pag-unlad ng Uniberso, gayundin ang pagtingin sa mga lugar kung saan ang pangkalahatang relativity ay nilabag.

Batay sa press conference ng LIGO collaboration.

, USA
© REUTERS, Handout

Sa wakas natuklasan ang mga gravitational wave

Popular Science

Natuklasan ang mga oscillations sa space-time isang siglo matapos silang mahulaan ni Einstein. Magsisimula ang isang bagong panahon sa astronomiya.

Natuklasan ng mga siyentipiko ang mga pagbabago sa space-time na dulot ng mga black hole merger. Nangyari ito isang daang taon pagkatapos mahulaan ni Albert Einstein ang mga "gravitational waves" na ito sa kanyang pangkalahatang teorya ng relativity, at isang daang taon pagkatapos magsimulang hanapin ng mga physicist ang mga ito.

Ang landmark na pagtuklas ay iniulat ngayon ng mga mananaliksik sa LIGO Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory. Kinumpirma nila ang mga alingawngaw na nakapaligid sa pagsusuri ng unang hanay ng data na nakolekta nila sa loob ng ilang buwan. Sinasabi ng mga astrophysicist na ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay nagbibigay ng bagong paraan upang tingnan ang uniberso at ginagawang posible na makilala ang malalayong mga kaganapan na hindi makikita sa mga optical telescope, ngunit maaari mong maramdaman at marinig ang mahinang panginginig na umaabot sa amin sa kalawakan.

“Naka-detect kami ng gravitational waves. Nagawa natin!" Si David Reitze, executive director ng 1,000-member research team, ay inihayag sa isang press conference sa Washington DC sa National Science Foundation ngayon.

Ang mga gravitational wave ay marahil ang pinaka-mailap na kababalaghan ng mga hula ni Einstein, tinalakay ng siyentipiko ang paksang ito sa kanyang mga kapanahon sa loob ng mga dekada. Ayon sa kanyang teorya, ang espasyo at oras ay bumubuo ng isang lumalawak na bagay na yumuko sa ilalim ng impluwensya ng mabibigat na bagay. Ang maramdaman ang gravity ay nangangahulugang mahulog sa mga liko ng bagay na ito. Ngunit maaari bang manginig ang espasyo-oras na ito tulad ng balat ng tambol? Nataranta si Einstein, hindi niya alam kung ano ang ibig sabihin ng mga equation niya. At paulit-ulit na binago ang kanyang pananaw. Ngunit kahit na ang pinaka matibay na tagasuporta ng kanyang teorya ay naniniwala na ang mga gravitational wave ay masyadong mahina upang maobserbahan pa rin. Tumatakbo ang mga ito palabas pagkatapos ng ilang partikular na sakuna, at salit-salit na iniuunat at pinipiga ang space-time habang sila ay gumagalaw. Ngunit sa oras na ang mga alon na ito ay umabot sa Earth, sila ay umaabot at pinipilit ang bawat kilometro ng espasyo sa pamamagitan ng isang maliit na bahagi ng diameter ng isang atomic nucleus.

© REUTERS, Hangout LIGO observatory detector sa Hanford, Washington

Upang matukoy ang mga alon na ito, kailangan ng pasensya at pag-iingat. Ang LIGO observatory ay nagpaputok ng mga laser beam nang pabalik-balik kasama ang apat na kilometro ang haba, right-angled na tuhod ng dalawang detector, isa sa Hanford, Washington, at ang isa sa Livingston, Louisiana. Ginawa ito sa paghahanap ng pagtutugma ng mga pagpapalawak at pag-ikli ng mga sistemang ito sa panahon ng pagpasa ng mga gravitational wave. Gamit ang mga makabagong stabilizer, vacuum instrument, at libu-libong sensor, sinukat ng mga siyentipiko ang mga pagbabago sa haba ng mga system na ito na kasing liit ng isang-libong laki ng isang proton. Ang ganitong sensitivity ng mga instrumento ay hindi maiisip isang daang taon na ang nakalilipas. Tila hindi kapani-paniwala noong 1968, nang si Rainer Weiss ng Massachusetts Institute of Technology ay nag-isip ng isang eksperimento na tinatawag na LIGO.

“Napakalaking himala na sa huli ay nagtagumpay sila. Nakuha nila ang maliliit na vibrations na iyon!" sabi ng University of Arkansas theoretical physicist na si Daniel Kennefick, na sumulat ng 2007 na librong Travelling at the Speed ​​​​of Thought: Einstein and the Quest for Gravitational Waves.

Ang pagtuklas na ito ay minarkahan ang simula ng isang bagong panahon sa gravitational wave astronomy. Inaasahan na magkakaroon tayo ng mas tumpak na mga ideya tungkol sa pagbuo, komposisyon at galactic na papel ng mga itim na butas - yaong mga superdense na bola ng masa na pumipihit ng space-time nang napakatindi na kahit liwanag ay hindi makatakas mula dito. Kapag ang mga itim na butas ay lumalapit sa isa't isa at nagsanib, sila ay bumubuo ng isang impulse signal - mga pagbabago sa espasyo-oras na tumataas sa amplitude at tono, at pagkatapos ay biglang nagtatapos. Ang mga senyas na iyon na maaaring makita ng obserbatoryo ay nasa hanay ng audio - gayunpaman, ang mga ito ay masyadong mahina para marinig ng hubad na tainga. Maaari mong muling likhain ang tunog na ito sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng iyong mga daliri sa mga key ng piano. "Magsimula sa pinakamababang nota at gawin ang iyong paraan hanggang sa ikatlong oktaba," sabi ni Weiss. "Yan ang naririnig namin."

Nagulat na ang mga physicist sa dami at lakas ng mga signal na naitala sa ngayon. Nangangahulugan ito na mayroong mas maraming black hole sa mundo kaysa sa naisip. "Kami ay masuwerte, ngunit palagi akong umaasa sa ganitong uri ng swerte," sabi ng Caltech astrophysicist na si Kip Thorne, na kapwa lumikha ng LIGO kasama sina Weiss at Ronald Drever, mula rin sa Caltech. "Karaniwan itong nangyayari kapag bubukas ang isang bagong window sa uniberso."

Sa pamamagitan ng pakikinig sa mga gravitational wave, maaari tayong bumuo ng ganap na magkakaibang mga ideya tungkol sa espasyo, at marahil ay makatuklas ng hindi maisip na mga cosmic phenomena.

"Maaari kong ihambing ito sa unang pagkakataon na itinuro namin ang isang teleskopyo sa kalangitan," sabi ng theoretical astrophysicist na si Janna Levin ng Barnard College ng Columbia University. "Naunawaan ng mga tao na mayroong isang bagay doon, at makikita mo ito, ngunit hindi nila mahuhulaan ang hindi kapani-paniwalang hanay ng mga posibilidad na umiiral sa uniberso." Sa katulad na paraan, sinabi ni Levin, ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay maaaring magpakita na ang uniberso ay "puno ng madilim na bagay na hindi natin basta-basta nakakakita sa pamamagitan ng teleskopyo."

Ang kuwento ng pagtuklas ng unang gravitational wave ay nagsimula noong Lunes ng umaga noong Setyembre, at nagsimula ito sa cotton. Napakalinaw at malakas ang hudyat kaya naisip ni Weiss: "Hindi, ito ay katarantaduhan, walang mangyayari."

Tindi ng emosyon

Ang unang gravitational wave na ito ay tumawid sa mga detector ng na-upgrade na LIGO—una sa Livingston at pitong millisecond sa Hanford—sa panahon ng simulation run sa mga unang oras ng Setyembre 14, dalawang araw bago ang opisyal na pagsisimula ng pangongolekta ng data.

Ang mga detector ay "tumatakbo" pagkatapos ng modernisasyon, na tumagal ng limang taon at nagkakahalaga ng 200 milyong dolyar. Nilagyan ang mga ito ng mga bagong mirror suspension para sa pagbabawas ng ingay at isang aktibong sistema ng feedback para sugpuin ang mga extraneous vibrations sa real time. Ang pag-upgrade ay nagbigay sa na-upgrade na obserbatoryo ng mas mataas na antas ng sensitivity kaysa sa lumang LIGO, na natagpuan ang "ganap at purong zero" sa pagitan ng 2002 at 2010, gaya ng sinabi ni Weiss.

Nang dumating ang malakas na signal noong Setyembre, ang mga siyentipiko sa Europa, kung saan umaga noon, ay nagsimulang bombahin ang kanilang mga kasamahan sa Amerika ng mga mensaheng e-mail. Nang magising ang iba pang grupo, mabilis na kumalat ang balita. Halos lahat ay nag-aalinlangan, sabi ni Weiss, lalo na nang makita nila ang signal. Ito ay isang tunay na klasikong aklat-aralin, at kaya naisip ng ilang tao na ito ay peke.

Ang mga maling pag-aangkin sa paghahanap para sa mga gravitational wave ay ginawa nang maraming beses mula noong huling bahagi ng 1960s, nang inisip ni Joseph Weber ng University of Maryland na naka-detect siya ng mga matunog na oscillations sa isang aluminum cylinder na may mga sensor bilang tugon sa mga alon. Noong 2014, naganap ang isang eksperimento na tinatawag na BICEP2, na nagresulta sa pag-anunsyo ng pagtuklas ng primordial gravitational waves - mga pagbabago-bago ng space-time mula sa Big Bang, na sa ngayon ay umunat at permanenteng nagyelo sa geometry ng uniberso. Ang mga siyentipiko mula sa grupong BICEP2 ay nagpahayag ng kanilang pagtuklas nang may labis na kagalakan, ngunit pagkatapos ay ang kanilang mga resulta ay nakapag-iisa na na-verify, kung saan ito ay naging mali, at ang signal na ito ay nagmula sa cosmic dust.

Nang marinig ng kosmologist ng Arizona State University na si Lawrence Krauss ang tungkol sa pagtuklas ng pangkat ng LIGO, una niyang naisip na ito ay isang "bulag na panloloko". Sa panahon ng operasyon ng lumang obserbatoryo, palihim na ipinasok ang mga simulate na signal sa mga stream ng data upang subukan ang tugon, at karamihan sa mga tauhan ay hindi alam ang tungkol dito. Nang malaman ni Krauss mula sa isang maalam na mapagkukunan na sa pagkakataong ito ay hindi ito isang "blind stuffing", halos hindi niya mapigilan ang kanyang masayang pananabik.

Noong Setyembre 25, nag-tweet siya sa kanyang 200,000 tagasunod: "Mga alingawngaw tungkol sa pagtuklas ng isang gravitational wave sa LIGO detector. Nakapagtataka kung totoo. Ipaalam ko sa iyo ang mga detalye kung hindi ito peke. Sinundan ito ng isang entry mula Enero 11: "Ang mga dating alingawngaw tungkol sa LIGO ay kinumpirma ng mga independiyenteng mapagkukunan. Sundan ang balita. Marahil ay natuklasan ang mga gravitational wave!"

Ang opisyal na posisyon ng mga siyentipiko ay ito: huwag pag-usapan ang natanggap na signal hanggang sa mayroong isang daang porsyento na katiyakan. Si Thorne, na nakagapos sa kamay at paa ng obligasyong ito sa paglilihim, ay hindi man lang sinabi sa kanyang asawa. "Nagdiwang ako nang mag-isa," sabi niya. Upang magsimula, nagpasya ang mga siyentipiko na bumalik sa pinakadulo simula at pag-aralan ang lahat sa pinakamaliit na detalye upang malaman kung paano lumaganap ang signal sa libu-libong mga channel ng pagsukat ng iba't ibang mga detektor, at upang maunawaan kung may kakaiba sa oras na iyon. ang signal ay nakita. Wala silang nakitang kakaiba. Inalis din nila ang mga hacker, na dapat ay nakakaalam ng tungkol sa libu-libong mga stream ng data sa panahon ng eksperimento. "Kahit na ang koponan ay gumagawa ng mga blind throws, hindi sila sapat na perpekto at nag-iiwan ng maraming bakas sa likod nila," sabi ni Thorn. "Ngunit walang mga bakas."

Sa sumunod na mga linggo, narinig nila ang isa pang mahinang signal.

Sinuri ng mga siyentipiko ang unang dalawang senyales, at nakatanggap sila ng higit at higit pang mga bago. Noong Enero, ipinakita nila ang kanilang pananaliksik sa journal Physical Review Letters. Ang isyung ito ay online ngayon. Ayon sa kanilang mga pagtatantya, ang istatistikal na kahalagahan ng una, pinakamalakas na signal ay lumampas sa "5-sigma", na nangangahulugan na ang mga mananaliksik ay 99.9999% sigurado sa pagiging tunay nito.

nakikinig sa gravity

Napakasalimuot ng mga equation ng pangkalahatang relativity ni Einstein na kinailangan ng karamihan sa mga physicist ng 40 taon upang sumang-ayon na oo, umiral ang mga gravitational wave at maaaring matukoy—kahit sa teorya.

Noong una, inakala ni Einstein na ang mga bagay ay hindi makakapaglabas ng enerhiya sa anyo ng gravitational radiation, ngunit pagkatapos ay nagbago ang kanyang isip. Sa kanyang makasaysayang gawain, na isinulat noong 1918, ipinakita niya kung anong uri ng mga bagay ang maaaring gawin ito: mga sistemang hugis dumbbell na sabay-sabay na umiikot sa dalawang palakol, halimbawa, mga binary at supernova na bituin na sumasabog tulad ng mga paputok. Maaari silang bumuo ng mga alon sa espasyo-oras.

© REUTERS, Handout Isang modelo ng computer na naglalarawan ng kalikasan ng mga gravitational wave sa solar system

Ngunit si Einstein at ang kanyang mga kasamahan ay patuloy na nag-aalinlangan. Ang ilang mga physicist ay nagtalo na kahit na may mga alon, ang mundo ay mag-oocillate sa kanila, at ito ay imposibleng madama ang mga ito. Noon lamang 1957 na isinara ni Richard Feynman ang tanong sa pamamagitan ng pagpapakita sa isang eksperimento sa pag-iisip na kung may mga gravitational wave, maaari silang matukoy sa teorya. Ngunit walang nakakaalam kung gaano karaniwan ang mga sistemang ito na hugis dumbbell sa kalawakan, at kung gaano kalakas o kahina ang mga nagresultang alon. "Sa huli, ang tanong ay: mahahanap ba natin sila?" Sabi ni Kennefick.

Noong 1968, si Rainer Weiss ay isang batang propesor sa MIT at itinalagang magturo ng kurso sa pangkalahatang relativity. Bilang isang eksperimento, kaunti lang ang alam niya tungkol dito, ngunit biglang may balita tungkol sa pagtuklas ni Weber ng mga gravitational wave. Gumawa si Weber ng tatlong desk-sized na resonant detector mula sa aluminyo at inilagay ang mga ito sa iba't ibang estado ng Amerika. Ngayon sinabi niya na ang lahat ng tatlong detektor ay naitala ang "tunog ng mga alon ng gravitational."

Ang mga estudyante ni Weiss ay hiniling na ipaliwanag ang likas na katangian ng gravitational waves at ipahayag ang kanilang opinyon tungkol sa mensahe. Sa pag-aaral ng mga detalye, nagulat siya sa pagiging kumplikado ng mga kalkulasyon sa matematika. "Hindi ko maisip kung ano ang ginagawa ni Weber, kung paano nakipag-ugnayan ang mga sensor sa gravitational wave. Umupo ako nang mahabang panahon at tinanong ang aking sarili: "Ano ang pinaka primitive na bagay na naiisip ko na nakakakita ng mga gravitational wave?" At pagkatapos ay isang ideya ang pumasok sa isip ko, na tinatawag kong konseptwal na batayan ng LIGO.

Isipin ang tatlong bagay sa espasyo-oras, sabihin ang mga salamin sa mga sulok ng isang tatsulok. "Magpadala ng isang light signal mula sa isa patungo sa isa," sabi ni Weber. "Tingnan kung gaano katagal upang pumunta mula sa isang misa patungo sa isa pa, at tingnan kung ang oras ay nagbago." Ito ay lumalabas, ang sabi ng siyentipiko, maaari itong gawin nang mabilis. “Ipinagkatiwala ko ito sa aking mga estudyante bilang isang siyentipikong takdang-aralin. Literal na nagawa ng buong grupo ang mga kalkulasyong ito.”

Sa mga sumunod na taon, nang sinubukan ng ibang mga mananaliksik na kopyahin ang mga resulta ng eksperimento ng resonant detector ni Weber ngunit patuloy na nabigo (hindi malinaw kung ano ang kanyang inoobserbahan, ngunit hindi ito mga gravitational wave), nagsimulang maghanda si Weiss ng mas tumpak at ambisyosong eksperimento. : ang gravitational wave interferometer. Ang laser beam ay makikita mula sa tatlong salamin na naka-install sa hugis ng letrang "L" at bumubuo ng dalawang beam. Ang pagitan ng mga taluktok at pagbaba ng mga light wave ay tiyak na nagpapahiwatig ng haba ng mga liko ng titik na "G", na lumilikha ng x at y axes ng space-time. Kapag ang sukat ay nakatigil, ang dalawang liwanag na alon ay tumalbog sa mga sulok at kanselahin ang isa't isa. Ang signal sa detector ay zero. Ngunit kung ang isang gravitational wave ay dumaan sa Earth, ito ay umaabot sa haba ng isang braso ng letrang "G" at pinipiga ang haba ng isa pa (at vice versa na halili). Ang hindi pagkakatugma ng dalawang light beam ay lumilikha ng signal sa detector, na nagpapakita ng kaunting pagbabago sa space-time.

Sa una, ang mga kapwa physicist ay nag-aalinlangan, ngunit ang eksperimento sa lalong madaling panahon ay nakahanap ng suporta kay Thorne, na ang Caltech na grupo ng mga theorists ay nag-iimbestiga ng mga black hole at iba pang potensyal na mapagkukunan ng gravitational waves, pati na rin ang mga signal na kanilang nabuo. Si Thorne ay inspirasyon ng eksperimento sa Weber at mga katulad na pagsisikap ng mga siyentipikong Ruso. Pagkatapos magsalita sa isang kumperensya kasama si Weiss noong 1975, "Nagsimula akong maniwala na ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay magiging matagumpay," sabi ni Thorne. "At gusto kong maging bahagi din ang Caltech doon." Nakipag-ayos siya sa institute na kumuha ng Scottish experimenter na si Ronald Driver, na nag-claim din na bumuo ng gravitational wave interferometer. Sa paglipas ng panahon, nagsimulang magtrabaho sina Thorne, Driver, at Weiss bilang isang koponan, bawat isa ay nilutas ang kanilang bahagi sa hindi mabilang na mga problema bilang paghahanda para sa isang praktikal na eksperimento. Binuo ng trio ang LIGO noong 1984, at nang itayo ang mga prototype at nagsimula ang pakikipagtulungan bilang bahagi ng patuloy na lumalagong koponan, nakatanggap sila ng $100 milyon sa pagpopondo mula sa National Science Foundation noong unang bahagi ng 1990s. Ang mga guhit ay iginuhit para sa pagtatayo ng isang pares ng higanteng L-shaped detector. Pagkalipas ng isang dekada, nagsimulang gumana ang mga detector.

Sa Hunford at Livingston, sa gitna ng bawat isa sa apat na kilometrong tuhod ng mga detektor, mayroong isang vacuum, salamat sa kung saan ang laser, ang sinag nito at ang mga salamin ay pinakamataas na nakahiwalay mula sa patuloy na pagbabagu-bago ng planeta. Upang maging ligtas, sinusubaybayan ng mga siyentipiko ng LIGO ang kanilang mga detektor habang nagpapatakbo sila gamit ang libu-libong instrumento, sinusukat ang lahat ng kanilang makakaya: aktibidad ng seismic, barometric pressure, kidlat, cosmic ray, vibration ng kagamitan, tunog sa paligid ng laser beam, at iba pa. Pagkatapos ay sinasala nila ang kanilang data para sa mga kakaibang ingay sa background na ito. Marahil ang pangunahing bagay ay mayroon silang dalawang detektor, at pinapayagan ka nitong ihambing ang natanggap na data, suriin ang mga ito para sa pagkakaroon ng mga pagtutugma ng mga signal.

Konteksto

Gravitational waves: natapos ang sinimulan ni Einstein sa Bern

SwissInfo 13.02.2016

Paano namamatay ang mga black hole

Katamtaman 10/19/2014
Sa loob ng vacuum na nilikha, kahit na may mga laser at salamin na ganap na nakahiwalay at nagpapatatag, "ang mga kakaibang bagay ay nangyayari sa lahat ng oras," sabi ni Marco Cavaglià, representante na tagapagsalita para sa proyekto ng LIGO. Dapat subaybayan ng mga siyentipiko ang mga "goldfish", "ghosts", "kakaibang sea monsters" at iba pang extraneous vibrational phenomena, na alamin ang pinagmulan nito upang maalis ito. Isang mahirap na kaso ang naganap sa yugto ng pagsubok, sabi ng tagapagpananaliksik ng LIGO na si Jessica McIver, na nag-aaral ng gayong mga extraneous signal at interference. Ang isang serye ng panaka-nakang single-frequency na ingay ay madalas na lumitaw sa data. Nang i-convert niya at ng kanyang mga kasamahan ang mga vibrations ng mga salamin sa mga audio file, "ang pag-ring ng telepono ay naging malinaw na naririnig," sabi ni McIver. "Lumalabas na ang mga advertiser ng komunikasyon ang gumagawa ng mga tawag sa telepono sa loob ng silid ng laser."

Sa susunod na dalawang taon, patuloy na pagpapabuti ng mga siyentipiko ang sensitivity ng mga detector ng modernized Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory LIGO. At sa Italy, magsisimulang gumana ang ikatlong interferometer na tinatawag na Advanced Virgo. Ang isang sagot na makakatulong sa mga natuklasan ay kung paano nabuo ang mga black hole. Ang mga ito ba ay produkto ng pagbagsak ng pinakamaagang malalaking bituin, o ang mga ito ba ay resulta ng mga banggaan sa loob ng makakapal na mga kumpol ng bituin? "Dalawang hula lang iyon, sa palagay ko magkakaroon pa kapag huminahon ang mga bagay," sabi ni Weiss. Habang nagsisimula ang LIGO na makaipon ng mga bagong istatistika sa kurso ng paparating na gawain nito, magsisimulang makinig ang mga siyentipiko sa mga kuwento tungkol sa pinagmulan ng mga black hole na ibubulungan sa kanila ng espasyo.

Sa paghusga sa hugis at sukat nito, ang una, pinakamalakas na signal ng pulso ay naganap 1.3 bilyong light-years mula sa lugar kung saan, pagkatapos ng isang walang hanggan na mabagal na sayaw sa ilalim ng impluwensya ng mutual gravitational attraction, dalawang black hole, bawat isa ay humigit-kumulang 30 beses ang masa ng araw, sa wakas ay pinagsama. Pabilis ng pabilis ang pag-ikot ng mga black hole, parang whirlpool, na unti-unting lumalapit. Pagkatapos ay nagkaroon ng pagsasanib, at sa isang kisap-mata ay naglabas sila ng mga gravitational wave na may enerhiyang maihahambing sa enerhiya ng tatlong Araw. Ang pagsasanib na ito ay ang pinakamalakas na hindi pangkaraniwang bagay na naitala.

"Parang hindi pa natin nakita ang karagatan sa isang bagyo," sabi ni Thorn. Siya ay naghihintay para sa bagyong ito sa space-time mula noong 1960s. Ang pakiramdam na naranasan ni Thorn sa sandaling ito na ang mga alon na ito ay gumulong ay hindi matatawag na kaguluhan, sabi niya. Ito ay iba pa: isang pakiramdam ng matinding kasiyahan.

Ang mga materyales ng InoSMI ay naglalaman lamang ng mga pagtatasa ng dayuhang media at hindi nagpapakita ng posisyon ng mga editor ng InoSMI.

Ang Pebrero 11, 2016 ay itinuturing na opisyal na araw ng pagtuklas (detection) ng mga gravitational wave. Noon, sa isang press conference sa Washington, na ang mga pinuno ng pakikipagtulungan ng LIGO ay inihayag na ang isang pangkat ng mga mananaliksik ay nagtagumpay sa pagtatala ng hindi pangkaraniwang bagay na ito sa unang pagkakataon sa kasaysayan ng sangkatauhan.

Mga propesiya ng dakilang Einstein

Ang katotohanang umiral ang mga gravitational wave ay iminungkahi ni Albert Einstein sa simula ng huling siglo (1916) sa loob ng balangkas ng General Theory of Relativity (GR) na binuo niya. Ang isang tao ay maaari lamang humanga sa napakatalino na mga kakayahan ng sikat na pisiko, na, na may pinakamababang tunay na data, ay nakagawa ng napakalawak na mga konklusyon. Kabilang sa maraming iba pang hinulaang pisikal na phenomena na nakumpirma sa susunod na siglo (pagpapabagal ng daloy ng oras, pagbabago ng direksyon ng electromagnetic radiation sa mga gravitational field, atbp.), hindi posible na praktikal na makita ang pagkakaroon ng ganitong uri ng alon. pakikipag-ugnayan ng mga katawan hanggang kamakailan.

Gravity - isang ilusyon?

Sa pangkalahatan, sa liwanag ng Teorya ng Relativity, ang gravity ay halos hindi matatawag na puwersa. perturbations o curvature ng space-time continuum. Ang isang magandang halimbawa na naglalarawan ng postulate na ito ay isang nakaunat na piraso ng tela. Sa ilalim ng bigat ng isang napakalaking bagay na inilagay sa naturang ibabaw, isang recess ay nabuo. Iba pang mga bagay na gumagalaw malapit sa anomalyang ito ay magbabago sa tilapon ng kanilang paggalaw, na parang "naaakit". At mas malaki ang bigat ng bagay (mas malaki ang diameter at lalim ng curvature), mas mataas ang "force of attraction". Kapag gumagalaw ito sa tela, makikita ng isang tao ang hitsura ng isang divergent na "ripple".

May katulad na nangyayari sa kalawakan ng mundo. Ang anumang mabilis na gumagalaw na malalaking bagay ay pinagmumulan ng mga pagbabago sa density ng espasyo at oras. Ang isang gravitational wave na may makabuluhang amplitude ay nabuo ng mga katawan na may napakalaking masa o kapag gumagalaw nang may malalaking acceleration.

katangiang pisikal

Ang mga pagbabagu-bago ng space-time metric ay nagpapakita ng kanilang mga sarili bilang mga pagbabago sa gravitational field. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na space-time ripples. Ang gravitational wave ay kumikilos sa mga nakatagpo na katawan at bagay, pinipiga at iniuunat ang mga ito. Ang mga halaga ng pagpapapangit ay napakaliit - mga 10 -21 ng orihinal na sukat. Ang buong kahirapan sa pagtuklas ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang mga mananaliksik ay kailangang matutunan kung paano sukatin at itala ang mga naturang pagbabago sa tulong ng naaangkop na kagamitan. Ang kapangyarihan ng gravitational radiation ay napakaliit din - para sa buong solar system ito ay ilang kilowatts.

Ang bilis ng pagpapalaganap ng gravitational waves ay bahagyang nakasalalay sa mga katangian ng conducting medium. Ang amplitude ng oscillation ay unti-unting bumababa sa distansya mula sa pinagmulan, ngunit hindi umabot sa zero. Ang dalas ay nasa hanay mula sa ilang sampu hanggang daan-daang hertz. Ang bilis ng gravitational waves sa interstellar medium ay lumalapit sa bilis ng liwanag.

kritikal na ebidensya

Sa unang pagkakataon, ang teoretikal na kumpirmasyon ng pagkakaroon ng mga gravity wave ay nakuha ng American astronomer na si Joseph Taylor at ng kanyang assistant na si Russell Hulse noong 1974. Sa pag-aaral ng mga kalawakan ng Uniberso gamit ang radio teleskopyo ng Arecibo Observatory (Puerto Rico), natuklasan ng mga mananaliksik ang pulsar PSR B1913 + 16, na isang binary system ng mga neutron star na umiikot sa isang karaniwang sentro ng masa na may pare-pareho ang angular na bilis ( isang medyo bihirang kaso). Bawat taon, ang panahon ng rebolusyon, na orihinal na 3.75 oras, ay nababawasan ng 70 ms. Ang halagang ito ay medyo pare-pareho sa mga konklusyon mula sa mga equation ng GR na hinuhulaan ang pagtaas sa bilis ng pag-ikot ng mga naturang sistema dahil sa paggasta ng enerhiya para sa pagbuo ng mga gravitational wave. Kasunod nito, natuklasan ang ilang double pulsar at white dwarf na may katulad na pag-uugali. Ang mga astronomo sa radyo na sina D. Taylor at R. Hulse ay ginawaran ng Nobel Prize sa Physics noong 1993 para sa pagtuklas ng mga bagong posibilidad para sa pag-aaral ng gravitational field.

Isang mailap na gravitational wave

Ang unang pahayag tungkol sa pagtuklas ng gravity waves ay nagmula sa University of Maryland scientist na si Joseph Weber (USA) noong 1969. Para sa mga layuning ito, gumamit siya ng dalawang gravitational antenna ng kanyang sariling disenyo, na pinaghihiwalay ng layo na dalawang kilometro. Ang resonant detector ay isang well-vibrated one-piece two-meter aluminum cylinder na nilagyan ng mga sensitibong piezoelectric sensor. Ang amplitude ng mga pagbabagu-bago na sinasabing naitala ni Weber ay naging higit sa isang milyong beses na mas mataas kaysa sa inaasahang halaga. Ang mga pagtatangka ng ibang mga siyentipiko na gumamit ng naturang kagamitan upang ulitin ang "tagumpay" ng Amerikanong pisiko ay hindi nagdulot ng mga positibong resulta. Pagkalipas ng ilang taon, ang gawain ni Weber sa lugar na ito ay kinikilala bilang hindi mapanghawakan, ngunit nagbigay ng lakas sa pagbuo ng isang "gravitational boom" na umaakit sa maraming mga espesyalista sa lugar na ito ng pananaliksik. Sa pamamagitan ng paraan, si Joseph Weber mismo hanggang sa katapusan ng kanyang mga araw ay sigurado na nakatanggap siya ng mga gravitational wave.

Pagpapabuti ng kagamitan sa pagtanggap

Noong dekada 70, binuo ng scientist na si Bill Fairbank (USA) ang disenyo ng gravitational wave antenna na pinalamig gamit ang SQUIDs - supersensitive magnetometers. Ang mga teknolohiyang umiral noong panahong iyon ay hindi nagpapahintulot sa imbentor na makita ang kanyang produkto, na natanto sa "metal".

Ayon sa prinsipyong ito, ang Auriga gravitational detector ay ginawa sa National Legnard Laboratory (Padua, Italy). Ang disenyo ay batay sa isang aluminum-magnesium cylinder, 3 metro ang haba at 0.6 m ang lapad. Ang receiving device na tumitimbang ng 2.3 tonelada ay sinuspinde sa isang nakahiwalay na vacuum chamber na pinalamig halos sa absolute zero. Ginagamit ang auxiliary kilogram resonator at isang computing-based na measuring complex para sa pag-aayos at pag-detect ng mga panginginig. Ang ipinahayag na sensitivity ng kagamitan ay 10 -20 .

Mga interferometer

Ang paggana ng mga interference detector ng gravitational wave ay batay sa parehong mga prinsipyo kung saan gumagana ang Michelson interferometer. Ang laser beam na ibinubuga ng pinagmulan ay nahahati sa dalawang stream. Pagkatapos ng maraming pagmuni-muni at paglalakbay sa mga balikat ng aparato, ang mga daloy ay muling pinagsasama-sama, at ang pangwakas ay ginagamit upang hatulan kung ang anumang mga perturbation (halimbawa, isang gravitational wave) ay nakakaapekto sa kurso ng mga sinag. Ang mga katulad na kagamitan ay nilikha sa maraming bansa:

• GEO 600 (Hannover, Germany). Ang haba ng mga vacuum tunnel ay 600 metro.
• TAMA (Japan) na may mga balikat na 300 m.
• Ang VIRGO (Pisa, Italy) ay isang pinagsamang proyektong Franco-Italian na inilunsad noong 2007 na may 3 km tunnels.
• LIGO (USA, Pacific Coast), pangangaso ng mga gravity wave mula noong 2002.

Ang huli ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang nang mas detalyado.

LIGO Advanced

Ang proyekto ay nilikha sa inisyatiba ng mga siyentipiko mula sa Massachusetts at California Institutes of Technology. May kasamang dalawang obserbatoryo na pinaghihiwalay ng 3 libong km, sa at Washington (mga lungsod ng Livingston at Hanford) na may tatlong magkaparehong interferometer. Ang haba ng perpendicular vacuum tunnels ay 4 na libong metro. Ito ang pinakamalalaking istrukturang kasalukuyang gumagana. Hanggang sa 2011, maraming mga pagtatangka upang makita ang mga gravity wave ay hindi nagdala ng anumang mga resulta. Ang makabuluhang modernisasyon na isinagawa (Advanced LIGO) ay nadagdagan ang sensitivity ng kagamitan sa hanay ng 300-500 Hz ng higit sa limang beses, at sa mababang frequency na rehiyon (hanggang sa 60 Hz) ng halos isang order ng magnitude, na umaabot sa tulad ng isang coveted halaga ng 10 -21 . Nagsimula ang na-update na proyekto noong Setyembre 2015, at ang mga pagsisikap ng higit sa isang libong empleyado ng pakikipagtulungan ay ginantimpalaan ng mga resulta.

Natukoy ang mga Gravitational Waves

Noong Setyembre 14, 2015, ang mga advanced na LIGO detector na may pagitan na 7 ms ay nagtala ng mga gravitational wave na umabot sa ating planeta mula sa pinakamalaking kababalaghan na naganap sa labas ng nakikitang Uniberso - ang pagsasama ng dalawang malalaking black hole na may masa na 29 at 36 na beses masa ng Araw. Sa panahon ng proseso, na naganap higit sa 1.3 bilyong taon na ang nakalilipas, humigit-kumulang tatlong solar masa ng bagay ang ginugol sa radiation ng gravity waves sa isang bagay ng mga fraction ng isang segundo. Ang nakapirming paunang dalas ng gravitational wave ay 35 Hz, at ang pinakamataas na peak value ay umabot sa 250 Hz.

Ang mga resulta na nakuha ay paulit-ulit na sumailalim sa komprehensibong pag-verify at pagproseso, at ang mga alternatibong interpretasyon ng data na nakuha ay maingat na pinutol. Sa wakas, noong nakaraang taon ang direktang pagpaparehistro ng phenomenon na hinulaang ni Einstein ay inihayag sa komunidad ng mundo.

Isang katotohanang naglalarawan ng titanic na gawain ng mga mananaliksik: ang amplitude ng mga pagbabago sa mga sukat ng interferometer arm ay 10 -19 m - ang halagang ito ay mas mababa kaysa sa diameter ng isang atom dahil ito ay mas mababa sa isang orange.

Mga prospect sa hinaharap

Ang pagtuklas na ito ay muling nagpapatunay na ang Pangkalahatang Teorya ng Relativity ay hindi lamang isang hanay ng mga abstract na formula, ngunit isang panimula na bagong pagtingin sa kakanyahan ng gravitational waves at gravity sa pangkalahatan.

Sa karagdagang pag-aaral, ang mga siyentipiko ay may mataas na pag-asa para sa proyekto ng ELSA: ang paglikha ng isang higanteng orbital interferometer na may mga armas na humigit-kumulang 5 milyong km, na may kakayahang makita ang kahit na menor de edad na mga kaguluhan sa mga larangan ng gravitational. Ang pagtindi ng trabaho sa direksyon na ito ay maaaring sabihin ng maraming tungkol sa mga pangunahing yugto sa pag-unlad ng Uniberso, tungkol sa mga proseso na mahirap o imposibleng obserbahan sa mga tradisyonal na banda. Walang alinlangan na ang mga black hole, na ang mga gravitational wave ay itatala sa hinaharap, ay magsasabi ng maraming tungkol sa kanilang kalikasan.

Upang pag-aralan ang relic gravitational radiation, na makapagsasabi tungkol sa mga unang sandali ng ating mundo pagkatapos ng Big Bang, kakailanganin ang mas sensitibong mga instrumento sa espasyo. May ganitong proyekto Big Bang Observer), ngunit ang pagpapatupad nito, ayon sa mga eksperto, ay posible hindi mas maaga kaysa sa 30-40 taon.

Iwagayway ang iyong kamay at ang mga gravitational wave ay tatakbo sa buong uniberso.
S. Popov, M. Prokhorov. Ghost Waves ng Uniberso

Sa astrophysics, isang kaganapan ang naganap na ilang dekada nang hinihintay. Pagkatapos ng kalahating siglo ng paghahanap, sa wakas ay natuklasan na ang mga gravitational wave, mga pagbabago sa space-time mismo, na hinulaan ni Einstein isang daang taon na ang nakalilipas. Noong Setyembre 14, 2015, natukoy ng na-update na LIGO observatory ang isang gravitational wave burst na nabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawang black hole na may masa na 29 at 36 solar mass sa isang malayong kalawakan sa layo na humigit-kumulang 1.3 bilyong light years. Ang gravitational-wave astronomy ay naging isang ganap na sangay ng pisika; nagbukas ito ng bagong paraan para maobserbahan natin ang uniberso at magpapahintulot sa atin na pag-aralan ang mga epekto ng malakas na gravity na dati ay hindi naa-access.

Gravitational waves

Ang mga teorya ng gravity ay maaaring makabuo ng iba't ibang. Lahat ng mga ito ay maglalarawan sa ating mundo nang pantay-pantay, hangga't nililimitahan natin ang ating sarili sa isang solong pagpapakita nito - ang batas ni Newton ng unibersal na grabitasyon. Ngunit may iba pa, mas banayad na mga epekto ng gravitational na nasubok sa eksperimento sa sukat ng solar system, at itinuturo nila ang isang partikular na teorya - pangkalahatang relativity (GR).

Ang pangkalahatang relativity ay hindi lamang isang hanay ng mga formula, ito ay isang pangunahing pananaw sa kakanyahan ng grabidad. Kung sa ordinaryong espasyo ng pisika ay nagsisilbi lamang bilang isang background, isang sisidlan para sa mga pisikal na phenomena, kung gayon sa pangkalahatang relativity ito mismo ay nagiging isang kababalaghan, isang dinamikong dami na nagbabago alinsunod sa mga batas ng pangkalahatang relativity. Ang mga pagbaluktot na ito ng space-time laban sa isang patag na background - o, sa wika ng geometry, mga distortion ng space-time metric - ang nararamdaman bilang gravity. Sa madaling salita, ang pangkalahatang relativity ay nagpapakita ng geometric na pinagmulan ng gravity.

Ang Pangkalahatang Relativity ay may pinakamahalagang hula: gravitational waves. Ang mga ito ay mga pagbaluktot ng espasyo-oras na nagagawang "makawala mula sa pinanggalingan" at, nagsusustento sa sarili, lumipad palayo. Ito ay gravity sa kanyang sarili, walang sinuman, sa sarili nito. Sa wakas ay bumalangkas si Albert Einstein ng pangkalahatang relativity noong 1915 at napagtanto halos kaagad na pinahintulutan ng kanyang mga equation ang pagkakaroon ng gayong mga alon.

Tulad ng anumang matapat na teorya, ang gayong malinaw na hula ng pangkalahatang relativity ay dapat na mapatunayan sa eksperimentong paraan. Ang anumang gumagalaw na katawan ay maaaring magpalabas ng mga gravitational wave: mga planeta, isang bato na itinapon paitaas, at isang alon ng isang kamay. Ang problema, gayunpaman, ay ang pakikipag-ugnayan ng gravitational ay napakahina na walang mga pang-eksperimentong setup ang nakakakita ng radiation ng mga gravitational wave mula sa mga ordinaryong "emitters".

Upang "magmaneho" ng isang malakas na alon, kailangan mong i-distort ang space-time nang napakalakas. Ang perpektong opsyon ay dalawang itim na butas na umiikot sa bawat isa sa isang mahigpit na sayaw, sa layo ng pagkakasunud-sunod ng kanilang gravitational radius (Larawan 2). Ang pagbaluktot ng sukatan ay magiging napakalakas na ang isang kapansin-pansing bahagi ng enerhiya ng pares na ito ay ipapalabas sa mga gravitational wave. Nawawalan ng enerhiya, ang pares ay lalapit sa isa't isa, umiikot nang mas mabilis at mas mabilis, papangitin ang sukatan at bubuo ng mas malakas na gravitational waves, hanggang, sa wakas, isang radikal na muling pagsasaayos ng buong gravitational field ng pares na ito at dalawang itim na butas ay sumanib sa isa.

Ang nasabing pagsasanib ng mga itim na butas ay isang pagsabog ng napakalaking kapangyarihan, ngunit ang lahat lamang ng nagliliwanag na enerhiya na ito ay hindi napupunta sa liwanag, hindi sa mga particle, ngunit sa mga vibrations ng espasyo. Ang radiated na enerhiya ay bubuo ng isang kapansin-pansing bahagi ng paunang masa ng mga black hole, at ang radiation na ito ay tilamsik sa loob ng isang bahagi ng isang segundo. Ang mga katulad na pagbabagu-bago ay bubuo ng mga pagsasanib ng mga neutron na bituin. Ang isang bahagyang mahinang gravitational-wave na paglabas ng enerhiya ay kasama rin sa iba pang mga proseso, tulad ng pagbagsak ng isang supernova core.

Ang gravitational wave na sumabog mula sa pagsasama ng dalawang compact na bagay ay may napaka-spesipiko, well-computed na profile, na ipinapakita sa Fig. 3. Ang oscillation period ay ibinibigay ng orbital motion ng dalawang bagay sa paligid ng bawat isa. Ang mga gravitational wave ay nagdadala ng enerhiya; bilang kinahinatnan, ang mga bagay ay lumalapit sa isa't isa at umiikot nang mas mabilis - at ito ay makikita kapwa sa pagbilis ng mga oscillation at sa pagtaas ng amplitude. Sa ilang mga punto, nangyayari ang isang pagsasanib, ang huling malakas na alon ay ilalabas, at pagkatapos ay isang mataas na dalas na "pagkatapos ng singsing" ay sumusunod ( ringdown) ay ang jitter ng nabuong black hole, na "itinatapon" ang lahat ng di-spherical na pagbaluktot (ang yugtong ito ay hindi ipinapakita sa larawan). Ang pag-alam sa katangiang profile na ito ay nakakatulong sa mga physicist na hanapin ang mahinang signal mula sa naturang pagsasanib sa napakaingay na data ng detector.

Ang mga oscillation ng space-time metric - ang gravitational-wave echo ng isang napakalaking pagsabog - ay magkakalat sa buong Uniberso sa lahat ng direksyon mula sa pinagmulan. Ang kanilang amplitude ay bumababa sa distansya, katulad ng kung paano bumababa ang liwanag ng isang point source sa distansya mula dito. Kapag ang isang pagsabog mula sa isang malayong kalawakan ay tumama sa Earth, ang mga pagbabago sa sukatan ay nasa ayos na 10 −22 o mas mababa pa. Sa madaling salita, ang distansya sa pagitan ng mga pisikal na hindi nauugnay na bagay ay pana-panahong tataas at bababa ng ganoong kamag-anak na halaga.

Ang pagkakasunud-sunod ng magnitude ng numerong ito ay madaling makuha mula sa mga pagsasaalang-alang sa pag-scale (tingnan ang artikulo ni V. M. Lipunov). Sa oras ng pagsasanib ng mga neutron star o black hole ng mga stellar mass, napakalaki ng distortion ng mga sukatan sa tabi mismo ng mga ito - sa pagkakasunud-sunod ng 0.1, kaya naman ito ay malakas na gravity. Ang ganitong matinding pagbaluktot ay nakakaapekto sa isang rehiyon ng pagkakasunud-sunod ng laki ng mga bagay na ito, iyon ay, ilang kilometro. Kapag lumalayo sa pinagmulan, ang amplitude ng oscillation ay bumabagsak sa kabaligtaran na proporsyonal sa distansya. Nangangahulugan ito na sa layong 100 Mpc = 3·10 21 km ang amplitude ng mga oscillations ay bababa ng 21 orders of magnitude at magiging mga 10 −22 .

Siyempre, kung ang pagsasanib ay nangyari sa ating tahanan na kalawakan, ang space-time na panginginig na umabot sa Earth ay magiging mas malakas. Ngunit ang gayong mga kaganapan ay nangyayari isang beses bawat ilang libong taon. Samakatuwid, dapat talagang umasa lamang ang isa sa naturang detector na makakadama ng pagsasama ng mga neutron star o black hole sa layo na sampu hanggang daan-daang megaparsec, na nangangahulugan na sasaklawin nito ang maraming libu-libo at milyon-milyong mga kalawakan.

Dito dapat idagdag na ang isang hindi direktang indikasyon ng pagkakaroon ng mga gravitational wave ay natuklasan na, at maging ang Nobel Prize sa Physics para sa 1993 ay iginawad para dito. Ang mga pangmatagalang obserbasyon ng pulsar sa binary system na PSR B1913+16 ay nagpakita na ang orbital period ay bumaba nang eksakto sa rate na hinulaang ng pangkalahatang relativity, na isinasaalang-alang ang pagkawala ng enerhiya sa gravitational radiation. Para sa kadahilanang ito, halos wala sa mga siyentipiko ang nagdududa sa katotohanan ng gravitational waves; ang tanging tanong ay kung paano sila mahuli.

Kasaysayan ng paghahanap

Ang paghahanap para sa mga gravitational wave ay nagsimula mga kalahating siglo na ang nakalilipas - at halos agad na naging isang sensasyon. Dinisenyo ni Joseph Weber ng University of Maryland ang unang resonant detector: isang solidong two-meter aluminum cylinder na may mga sensitibong piezo sensor sa mga gilid at magandang vibration isolation mula sa extraneous vibrations (Fig. 4). Sa pagpasa ng isang gravitational wave, ang silindro ay tatatak sa oras na may mga distortion ng space-time, na dapat na nakarehistro ng mga sensor. Nagtayo si Weber ng ilang mga naturang detector, at noong 1969, pagkatapos suriin ang kanilang mga pagbabasa sa isa sa mga sesyon, sinabi niya sa simpleng teksto na nairehistro niya ang "tunog ng mga gravitational wave" sa ilang mga detektor nang sabay-sabay, na may pagitan ng dalawang kilometro sa isa't isa ( J. Weber, 1969 Ebidensya para sa Pagtuklas ng Gravitational Radiation). Ang amplitude ng oscillation na kanyang inaangkin ay naging hindi kapani-paniwalang malaki, sa pagkakasunud-sunod ng 10 −16 , iyon ay, isang milyong beses na mas malaki kaysa sa karaniwang inaasahang halaga. Ang mensahe ni Weber ay sinalubong ng malaking pag-aalinlangan ng komunidad ng siyentipiko; bukod pa, ang ibang mga pang-eksperimentong grupo, na armado ng mga katulad na detektor, ay hindi makakahuli ng anumang ganoong signal sa hinaharap.

Gayunpaman, sinimulan ng mga pagsisikap ni Weber ang buong lugar ng pananaliksik na ito at sinimulan ang paghahanap para sa mga alon. Mula noong 1970s, salamat sa mga pagsisikap ni Vladimir Braginsky at ng kanyang mga kasamahan mula sa Moscow State University, ang USSR ay pumasok din sa karerang ito (tingnan ang kawalan ng mga signal ng gravitational wave). Ang isang kawili-wiling kwento tungkol sa mga panahong iyon ay nasa sanaysay Kung ang isang batang babae ay nahulog sa isang butas .... Ang Braginsky, sa pamamagitan ng paraan, ay isa sa mga klasiko ng buong teorya ng quantum optical measurements; una siyang nakaisip ng konsepto ng karaniwang limitasyon sa pagsukat ng quantum - isang pangunahing limitasyon sa mga optical na sukat - at ipinakita kung paano sila sa prinsipyo ay malalampasan. Ang Weber resonant circuit ay napabuti, at salamat sa malalim na paglamig ng pag-install, ang ingay ay nabawasan nang husto (tingnan ang listahan at kasaysayan ng mga proyektong ito). Gayunpaman, ang katumpakan ng naturang mga all-metal detector ay hindi pa rin sapat para sa maaasahang pagtuklas ng mga inaasahang kaganapan, at bukod pa, ang mga ito ay nakatutok upang tumunog lamang sa isang napakakitid na saklaw ng dalas sa paligid ng isang kilohertz.

Ang higit na maaasahan ay tila mga detektor na hindi gumagamit ng isang bagay na tumutunog, ngunit sinusubaybayan ang distansya sa pagitan ng dalawang hindi nauugnay, independyenteng nasuspinde na mga katawan, halimbawa, dalawang salamin. Dahil sa pagbabagu-bago ng espasyo na dulot ng gravitational wave, ang distansya sa pagitan ng mga salamin ay magiging mas kaunti pa o mas kaunti. Sa kasong ito, mas mahaba ang haba ng braso, mas malaki ang absolute displacement na dulot ng gravitational wave ng isang ibinigay na amplitude. Ang mga panginginig ng boses na ito ay mararamdaman ng isang laser beam na tumatakbo sa pagitan ng mga salamin. Ang ganitong pamamaraan ay may kakayahang makita ang mga oscillations sa isang malawak na saklaw ng dalas, mula 10 hertz hanggang 10 kilohertz, at ito mismo ang agwat kung saan ang pagsasama-sama ng mga pares ng neutron star o stellar-mass black hole ay magliliwanag.

Ang modernong pagpapatupad ng ideyang ito batay sa Michelson interferometer ay ang mga sumusunod (Larawan 5). Ang mga salamin ay sinuspinde sa dalawang mahaba, ilang kilometro ang haba, patayo sa bawat isa na mga silid ng vacuum. Sa pasukan sa pag-install, ang laser beam ay nahati, dumaan sa parehong mga silid, ay makikita mula sa mga salamin, bumalik at muling nagsasama sa isang translucent na salamin. Ang kadahilanan ng kalidad ng optical system ay napakataas, kaya ang laser beam ay hindi lamang pumasa pabalik-balik nang isang beses, ngunit nananatili sa optical resonator na ito sa loob ng mahabang panahon. Sa "kalma" na estado, ang mga haba ay pinili upang ang dalawang beam, pagkatapos ng recombination, ay patayin ang isa't isa sa direksyon ng sensor, at pagkatapos ay ang photodetector ay nasa kumpletong anino. Ngunit sa sandaling lumipat ang mga salamin sa isang mikroskopikong distansya sa ilalim ng pagkilos ng mga gravitational wave, ang kompensasyon ng dalawang beam ay nagiging hindi kumpleto at ang photodetector ay kumukuha ng liwanag. At kung mas malakas ang bias, mas maliwanag ang liwanag na makikita ng photosensor.

Ang mga salitang "microscopic displacement" ay hindi man lang lumalapit sa paghahatid ng buong subtlety ng epekto. Ang pag-aalis ng mga salamin sa pamamagitan ng wavelength ng liwanag, iyon ay, microns, ay madaling mapansin kahit na walang anumang mga trick. Ngunit sa haba ng balikat na 4 km, ito ay tumutugma sa mga space-time oscillations na may amplitude na 10 −10 . Hindi rin isang problema na mapansin ang pag-aalis ng mga salamin sa diameter ng isang atom - sapat na upang ilunsad ang isang laser beam na tatakbo nang pabalik-balik nang libu-libong beses at makuha ang nais na phase incursion. Ngunit kahit na ito ay nagbibigay ng lakas na 10 −14 . At kailangan nating bumaba sa displacement scale nang milyun-milyong beses pa, ibig sabihin, alamin kung paano irehistro ang mirror shift hindi kahit sa pamamagitan ng isang atom, ngunit sa pamamagitan ng ikasalibo ng isang atomic nucleus!

Sa daan patungo sa tunay na kamangha-manghang teknolohiyang ito, kinailangang malampasan ng mga pisiko ang maraming paghihirap. Ang ilan sa mga ito ay purong mekanikal: kailangan mong magsabit ng malalaking salamin sa isang suspensyon na nakabitin sa isa pang suspensyon, ang isa sa ikatlong suspensyon, at iba pa - at lahat upang maalis ang labis na panginginig ng boses hangga't maaari. Ang iba pang mga problema ay instrumental din, ngunit optical. Halimbawa, ang mas malakas na sinag na nagpapalipat-lipat sa optical system, mas mahina ang pag-aalis ng mga salamin ay maaaring makita ng photosensor. Ngunit ang isang sinag na masyadong malakas ay hindi pantay na magpapainit sa mga optical na elemento, na makakaapekto sa mga katangian ng sinag mismo. Ang epektong ito ay dapat kahit papaano ay mabayaran, at para dito, isang buong programa ng pananaliksik ang inilunsad sa bagay na ito noong 2000s (para sa isang kuwento tungkol sa pag-aaral na ito, tingnan ang balita Isang balakid sa daan patungo sa isang napakasensitibong gravitational wave detector ay nalampasan, "Mga Elemento", 06/27/2006). Sa wakas, mayroong mga pangunahing pisikal na limitasyon na nauugnay sa dami ng pag-uugali ng mga photon sa isang resonator at ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan. Nililimitahan nila ang sensitivity ng sensor sa isang value na tinatawag na standard quantum limit. Gayunpaman, natutunan na ng mga physicist kung paano malalampasan ito sa tulong ng isang tusong inihanda na quantum state ng laser light (J. Aasi et al., 2013. Pinahusay na sensitivity ng LIGO gravitational wave detector sa pamamagitan ng paggamit ng squeezed states of light).

Mayroong isang listahan ng mga bansa sa karera para sa gravitational waves; Ang Russia ay may sariling pag-install, sa Baksan Observatory, at, sa pamamagitan ng paraan, ito ay inilarawan sa isang dokumentaryo na sikat na science film ni Dmitry Zavilgelsky "Naghihintay para sa mga Alon at Particle". Ang mga pinuno ng lahi na ito ay dalawang laboratoryo na ngayon - ang American project na LIGO at ang Italian Virgo detector. Kasama sa LIGO ang dalawang magkaparehong detector na matatagpuan sa Hanford (Washington) at Livingston (Louisiana) at pinaghiwalay sa isa't isa ng 3000 km. Ang pagkakaroon ng dalawang setup ay mahalaga sa dalawang dahilan. Una, ang isang signal ay ituturing na nakarehistro lamang kung ito ay nakikita ng parehong mga detector sa parehong oras. At pangalawa, sa pagkakaiba sa pagdating ng gravitational-wave burst sa dalawang installation - at maaari itong umabot ng 10 milliseconds - maaaring matukoy ng isa kung saang bahagi ng langit nanggaling ang signal na ito. Totoo, sa dalawang detektor ang error ay magiging napakalaki, ngunit kapag ang Virgo ay nagsimula, ang katumpakan ay tataas nang malaki.

Sa mahigpit na pagsasalita, ang ideya ng interferometric detection ng mga gravitational wave ay unang iminungkahi ng mga physicist ng Sobyet na sina M. E. Gertsenshtein at V. I. Pustovoit noong 1962. Pagkatapos ay naimbento lamang ang laser, at sinimulan ni Weber na lumikha ng kanyang mga resonant detector. Gayunpaman, ang artikulong ito ay hindi napansin sa Kanluran at, upang sabihin ang katotohanan, ay hindi nakakaimpluwensya sa pagbuo ng mga tunay na proyekto (tingnan ang makasaysayang pagsusuri Physics ng gravitational wave detection: resonant at interferometric detector).

Ang paglikha ng LIGO gravitational observatory ay ang inisyatiba ng tatlong siyentipiko mula sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) at mula sa California Institute of Technology (Caltech). Ito ay si Rainer Weiss, na nagpatupad ng ideya ng isang interferometric gravitational wave detector, si Ronald Drever, na nakamit ang katatagan ng laser light na sapat upang magparehistro, at si Kip Thorne, ang theorist-inspier ng proyekto, na kilala na ngayon sa pangkalahatang publiko. bilang isang siyentipikong consultant na pelikulang Interstellar. Ang maagang kasaysayan ng LIGO ay mababasa sa isang kamakailang panayam kay Rainer Weiss at sa mga memoir ni John Preskill.

Ang aktibidad na nauugnay sa proyekto ng interferometric detection ng mga gravitational wave ay nagsimula noong huling bahagi ng 1970s, at sa una ang katotohanan ng gawaing ito ay pinagdudahan din ng marami. Gayunpaman, pagkatapos magpakita ng ilang mga prototype, ang kasalukuyang proyekto ng LIGO ay isinulat at naaprubahan. Itinayo ito sa buong huling dekada ng ika-20 siglo.

Bagama't ang Estados Unidos ay nagbigay ng paunang lakas sa proyekto, ang LIGO observatory ay isang tunay na internasyonal na proyekto. 15 bansa ang namuhunan dito, pinansyal at intelektwal, at mahigit isang libong tao ang miyembro ng pakikipagtulungan. Ang isang mahalagang papel sa pagpapatupad ng proyekto ay nilalaro ng mga physicist ng Sobyet at Ruso. Sa simula pa lang, ang nabanggit na grupo ni Vladimir Braginsky mula sa Moscow State University ay aktibong bahagi sa pagpapatupad ng proyekto ng LIGO, at kalaunan ang Institute of Applied Physics mula sa Nizhny Novgorod ay sumali din sa pakikipagtulungan.

Ang obserbatoryo ng LIGO ay inilunsad noong 2002 at hanggang 2010 ay nagho-host ito ng anim na sesyon ng pagmamasid sa siyensya. Walang gravitational wave burst ang mapagkakatiwalaang natukoy, at ang mga physicist ay nakapagtatag lamang ng mga pinakamataas na limitasyon sa dalas ng mga naturang kaganapan. Ito, gayunpaman, ay hindi masyadong nagulat sa kanila: ang mga pagtatantya ay nagpakita na sa bahaging iyon ng Uniberso na "pinakinggan" ng detector sa oras na iyon, ang posibilidad ng isang sapat na malakas na sakuna ay maliit: humigit-kumulang isang beses bawat ilang dekada.

linya ng pagtatapos

Mula 2010 hanggang 2015, ang mga pakikipagtulungan ng LIGO at Virgo ay radikal na na-moderno ang kagamitan (ang Virgo, gayunpaman, ay nasa paghahanda pa rin). At ngayon ang pinakahihintay na layunin ay nasa direktang linya ng paningin. LIGO - o sa halip, aLIGO ( Advanced na LIGO) - ay handa na ngayong mahuli ang mga pagsabog na nabuo ng mga neutron star sa layong 60 megaparsec, at mga black hole - daan-daang megaparsec. Ang volume ng universe na bukas para sa gravitational-wave na pakikinig ay lumago ng sampung beses kumpara sa mga nakaraang session.

Siyempre, imposibleng mahulaan kung kailan at saan magaganap ang susunod na gravitational-wave "bang". Ngunit ang sensitivity ng mga na-update na detector ay naging posible na umasa sa ilang neutron star merger bawat taon, upang ang unang pagsabog ay maasahan na sa unang apat na buwang sesyon ng pagmamasid. Kung pag-uusapan natin ang buong proyekto ng aLIGO na tumatagal ng ilang taon, kung gayon ang hatol ay napakalinaw: alinman sa mga pagsabog ay babagsak nang isa-isa, o isang bagay sa pangkalahatang relativity ay hindi gumagana sa prinsipyo. Parehong magiging mahusay na pagtuklas.

Mula Setyembre 18, 2015 hanggang Enero 12, 2016, naganap ang unang sesyon ng obserbasyon ng aLIGO. Sa lahat ng oras na ito, ang mga alingawngaw tungkol sa pagpaparehistro ng mga gravitational wave ay kumakalat sa Internet, ngunit ang pakikipagtulungan ay nanatiling tahimik: "kami ay nangongolekta at nagsusuri ng data at hindi pa handa na iulat ang mga resulta." Ang isang karagdagang intriga ay nilikha sa pamamagitan ng katotohanan na sa proseso ng pagsusuri, ang mga miyembro ng pakikipagtulungan mismo ay hindi maaaring ganap na sigurado na nakikita nila ang isang tunay na gravitational wave surge. Ang katotohanan ay sa LIGO ang isang pagsabog na nabuo sa isang computer ay paminsan-minsan ay artipisyal na ipinakilala sa stream ng totoong data. Tinatawag itong "blind injection", blind injection, at mula sa buong grupo, tatlong tao lamang (!) Ang may access sa isang system na gumaganap nito sa isang arbitrary na sandali sa oras. Dapat subaybayan ng koponan ang pag-akyat na ito, pag-aralan ito nang may pananagutan, at sa mga huling yugto lamang ng pagsusuri "nagbubukas ang mga card" at malalaman ng mga miyembro ng pakikipagtulungan kung ito ay isang tunay na kaganapan o isang pagsubok ng pagbabantay. Sa pamamagitan ng paraan, sa isang ganoong kaso noong 2010, dumating pa ito sa pagsulat ng isang artikulo, ngunit ang natuklasang signal pagkatapos ay naging "bulag na palaman".

Lyrical digression

Upang muling madama ang kataimtiman ng sandali, ipinapanukala kong tingnan ang kuwentong ito mula sa kabilang panig, mula sa loob ng agham. Kapag ang isang kumplikado, hindi malulutas na gawaing pang-agham ay hindi nagpapahiram ng sarili sa ilang taon, ito ay isang normal na sandali ng pagtatrabaho. Kapag hindi ito sumuko sa loob ng higit sa isang henerasyon, ito ay nakikita sa ibang paraan.

Bilang isang batang mag-aaral, nagbabasa ka ng mga sikat na libro sa agham at natutunan mo ang tungkol sa mahirap na lutasin, ngunit lubhang kawili-wiling pang-agham na bugtong. Bilang isang mag-aaral, nag-aaral ka ng pisika, gumagawa ng mga presentasyon, at kung minsan, naaangkop man o hindi, ang mga tao sa paligid mo ay nagpapaalala sa iyo ng pagkakaroon nito. Pagkatapos ikaw mismo ay gumagawa ng agham, nagtatrabaho sa ibang lugar ng pisika, ngunit regular mong naririnig ang tungkol sa mga hindi matagumpay na pagtatangka upang malutas ito. Siyempre, naiintindihan mo na sa isang lugar ang aktibong gawain ay ginagawa upang malutas ito, ngunit ang huling resulta para sa iyo bilang isang tagalabas ay nananatiling hindi nagbabago. Ang problema ay nakikita bilang isang static na background, bilang isang dekorasyon, bilang isang elemento ng pisika na walang hanggan at halos hindi nagbabago sa sukat ng iyong buhay pang-agham. Bilang isang gawain na noon pa man at palaging magiging.

At pagkatapos - ito ay nalutas. At biglang, sa laki ng ilang araw, naramdaman mo na ang pisikal na larawan ng mundo ay nagbago at ngayon ay kailangan itong buuin sa ibang mga termino at magtanong ng iba pang mga katanungan.

Para sa mga taong direktang nagtatrabaho sa paghahanap para sa mga gravitational wave, ang gawaing ito, siyempre, ay hindi nanatiling hindi nagbabago. Nakikita nila ang layunin, alam nila kung ano ang kailangang makamit. Siyempre, umaasa sila na sasalubungin din sila ng kalikasan sa kalagitnaan at maghagis ng malakas na pagsabog sa ilang kalapit na kalawakan, ngunit sa parehong oras naiintindihan nila na kahit na ang kalikasan ay hindi paborable, hindi na ito maaaring magtago mula sa mga siyentipiko. Ang tanging tanong ay kung kailan eksaktong makakamit nila ang kanilang mga teknikal na layunin. Ang isang kuwento tungkol sa pakiramdam na ito mula sa isang taong naghahanap ng mga gravitational wave sa loob ng ilang dekada ay maririnig sa pelikulang nabanggit na. "Naghihintay para sa mga Alon at Particle".

pagbubukas

Sa fig. Ipinapakita ng 7 ang pangunahing resulta: ang profile ng signal na naitala ng parehong mga detektor. Ito ay makikita na laban sa background ng ingay, sa una, ang oscillation ng nais na hugis ay lilitaw nang mahina, at pagkatapos ay tumataas sa amplitude at dalas. Ang paghahambing sa mga resulta ng mga numerical simulation ay naging posible upang malaman kung aling mga bagay ang aming naobserbahang pinagsasama: ito ay mga itim na butas na may masa na humigit-kumulang 36 at 29 na masa ng solar, na pinagsama sa isang itim na butas na may mass na 62 na masa ng solar (ang error sa lahat ng mga numerong ito, na tumutugma sa isang 90 porsyento na agwat ng kumpiyansa, ay 4 na masa ng solar). Sinabi ng mga may-akda sa pagpasa na ang nagresultang black hole ay ang pinakamabigat na stellar-mass black hole na naobserbahan. Ang pagkakaiba sa pagitan ng kabuuang masa ng dalawang orihinal na bagay at ang panghuling black hole ay 3±0.5 solar masa. Ang depektong ito ng gravitational mass ay ganap na nabago sa enerhiya ng mga radiated gravitational wave sa humigit-kumulang 20 millisecond. Ipinakita ng mga kalkulasyon na ang peak gravitational wave power ay umabot sa 3.6·10 56 erg/s, o, sa mga tuntunin ng masa, humigit-kumulang 200 solar masa bawat segundo.

Ang istatistikal na kahalagahan ng nakitang signal ay 5.1σ. Sa madaling salita, kung ipagpalagay natin na ang mga istatistikal na pagbabagu-bagong ito ay nag-overlap sa isa't isa at nagdulot ng ganoong pag-akyat na nagkataon lamang, ang naturang kaganapan ay kailangang maghintay ng 200 libong taon. Nagbibigay-daan ito sa amin na sabihin nang may kumpiyansa na ang nakitang signal ay hindi isang pagbabago-bago.

Ang pagkaantala ng oras sa pagitan ng dalawang detector ay humigit-kumulang 7 millisecond. Ginawa nitong posible na tantyahin ang direksyon ng pagdating ng signal (Larawan 9). Dahil mayroon lamang dalawang detektor, ang lokalisasyon ay naging napaka-approximate: ang lugar ng celestial sphere na angkop sa mga tuntunin ng mga parameter ay 600 square degrees.

Ang pakikipagtulungan ng LIGO ay hindi nililimitahan ang sarili sa pagsasabi lamang ng katotohanan ng pagpaparehistro ng mga gravitational wave, ngunit isinagawa din ang unang pagsusuri kung ano ang implikasyon ng obserbasyon na ito para sa astrophysics. Sa artikulong Astrophysical implications ng binary black hole merger GW150914 na inilathala sa parehong araw sa journal Ang Astrophysical Journal Letters, tinantiya ng mga may-akda ang dalas kung saan nagaganap ang naturang black hole mergers. Ito ay lumabas ng hindi bababa sa isang pagsama-sama sa isang kubiko gigaparsec bawat taon, na nakikipag-ugnay sa mga hula ng mga pinaka-optimistikong modelo sa bagay na ito.

Tungkol saan ang gravitational waves?

Ang pagtuklas ng isang bagong kababalaghan pagkatapos ng mga dekada ng paghahanap ay hindi ang katapusan, ngunit ang simula lamang ng isang bagong sangay ng pisika. Siyempre, ang pagpaparehistro ng mga gravitational wave mula sa pagsasama ng itim na dalawa ay mahalaga sa sarili nito. Ito ay isang direktang patunay ng pagkakaroon ng mga black hole, at ang pagkakaroon ng binary black hole, at ang katotohanan ng gravitational waves, at, sa pangkalahatan, patunay ng kawastuhan ng geometric na diskarte sa gravity, kung saan nakabatay ang pangkalahatang relativity. . Ngunit para sa mga physicist, hindi gaanong mahalaga na ang gravitational-wave astronomy ay nagiging isang bagong tool sa pananaliksik, na ginagawang posible na pag-aralan kung ano ang dating hindi naa-access.

Una, ito ay isang bagong paraan upang tingnan ang Uniberso at pag-aralan ang mga cosmic cataclysms. Walang mga hadlang para sa mga alon ng gravitational; dumadaan sila sa lahat ng bagay sa Uniberso nang walang anumang mga problema. Sila ay sapat sa sarili: ang kanilang profile ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa prosesong nagbuo sa kanila. Sa wakas, kung ang isang napakalaking pagsabog ay nagdulot ng parehong optical, neutrino, at gravitational burst, maaari mong subukang hulihin ang lahat ng ito, ihambing ang mga ito sa isa't isa, at ayusin ang mga dating hindi naa-access na mga detalye ng nangyari doon. Ang mahuli at maihambing ang mga ganoong iba't ibang signal mula sa isang kaganapan ay ang pangunahing layunin ng all-signal astronomy.

Kapag naging mas sensitibo ang mga detektor ng gravitational wave, magagawa nilang irehistro ang jitter ng space-time hindi sa mismong sandali ng pagsasama, ngunit ilang segundo bago ito. Awtomatiko nilang ipapadala ang kanilang signal ng babala sa pangkalahatang network ng mga istasyon ng pagmamasid, at ang mga astrophysical satellite-telescope, na nakalkula ang mga coordinate ng iminungkahing pagsasama, ay magkakaroon ng oras upang lumiko sa tamang direksyon sa mga segundong ito at simulan ang pagbaril sa kalangitan bago magsimula. ng optical burst.

Pangalawa, ang pagsabog ng gravitational wave ay magbibigay-daan sa iyo na matuto ng mga bagong bagay tungkol sa mga neutron star,. Ang neutron star merger ay, sa katunayan, ang pinakabago at pinaka-matinding eksperimento sa neutron star na maaaring ibigay ng kalikasan para sa atin, at tayo bilang mga manonood ay kailangan lamang na obserbahan ang mga resulta. Ang mga obserbasyonal na kahihinatnan ng naturang pagsasanib ay maaaring iba-iba (Larawan 10), at sa pamamagitan ng pagkolekta ng kanilang mga istatistika, mas mauunawaan natin ang pag-uugali ng mga neutron na bituin sa mga kakaibang kondisyon. Ang isang pangkalahatang-ideya ng kasalukuyang kalagayan sa direksyong ito ay makikita sa kamakailang publikasyon ni S. Rosswog, 2015. Multi-messenger na larawan ng mga compact binary merger .

Pangatlo, ang pagpaparehistro ng isang pagsabog na nagmula sa isang supernova at ang paghahambing nito sa mga optical na obserbasyon ay sa wakas ay magiging posible upang ayusin ang mga detalye ng kung ano ang nangyayari sa loob, sa pinakadulo simula ng pagbagsak. Ngayon ang mga physicist ay nahihirapan pa rin sa numerical simulation ng prosesong ito.

Pang-apat, ang mga physicist na kasangkot sa teorya ng gravity ay may hinahangad na "laboratoryo" para sa pag-aaral ng mga epekto ng malakas na grabidad. Sa ngayon, ang lahat ng mga epekto ng pangkalahatang relativity na direkta nating naobserbahan ay nauugnay sa gravity sa mahihinang larangan. Tungkol sa kung ano ang nangyayari sa mga kondisyon ng malakas na gravity, kapag ang mga distortion ng space-time ay nagsimulang malakas na nakikipag-ugnayan sa kanilang mga sarili, maaari lamang nating hulaan sa pamamagitan ng hindi direktang mga pagpapakita, sa pamamagitan ng optical echo ng mga cosmic na sakuna.

Ikalima, may bagong pagkakataon na subukan ang mga kakaibang teorya ng gravity. Mayroon nang maraming mga teorya sa modernong pisika, tingnan, halimbawa, ang kabanata na nakatuon sa kanila mula sa sikat na libro ni A. N. Petrov "Gravity". Ang ilan sa mga teoryang ito ay kahawig ng ordinaryong pangkalahatang relativity sa limitasyon ng mga mahihinang field, ngunit maaaring mag-iba nang malaki mula dito kapag ang gravity ay naging napakalakas. Ipinapalagay ng iba ang pagkakaroon ng bagong uri ng polariseysyon para sa mga gravitational wave at hinuhulaan ang bilis na bahagyang naiiba sa bilis ng liwanag. Sa wakas, may mga teorya na kinabibilangan ng mga karagdagang spatial na sukat. Ang masasabi tungkol sa mga ito batay sa mga gravitational wave ay isang bukas na tanong, ngunit malinaw na ang ilang impormasyon ay maaaring makinabang mula dito. Inirerekomenda din namin ang pagbabasa ng opinyon ng mga astrophysicist mismo tungkol sa kung ano ang magbabago sa pagtuklas ng mga gravitational wave, sa pagpili sa Postnauka.

Mga plano sa hinaharap

Ang mga prospect para sa gravitational wave astronomy ay ang pinaka nakapagpapatibay. Tanging ang una, pinakamaikling sesyon ng pagmamasid ng aLIGO detector ay natapos na - at isang malinaw na signal ang nakuha na sa maikling panahon na ito. Mas tumpak na sabihin ito: ang unang signal ay nakuha bago pa man ang opisyal na paglulunsad, at ang pakikipagtulungan ay hindi pa naiulat sa lahat ng apat na buwan ng trabaho. Sino ang nakakaalam, marahil mayroon nang ilang karagdagang pagsabog? Sa isang paraan o iba pa, ngunit higit pa, habang ang sensitivity ng mga detector ay tumataas at ang bahagi ng Uniberso na naa-access para sa mga obserbasyon ng gravitational-wave ay lumalawak, ang bilang ng mga nakarehistrong kaganapan ay lalago tulad ng isang avalanche.

Ang inaasahang iskedyul ng LIGO-Virgo network session ay ipinapakita sa fig. 11. Magsisimula ang pangalawa, anim na buwan, session sa katapusan ng taong ito, ang ikatlong session ay aabot sa halos buong 2018, at sa bawat yugto ay tataas ang sensitivity ng detector. Sa bandang 2020, dapat maabot ng aLIGO ang nakaplanong sensitivity nito, na magbibigay-daan sa detector na suriin ang Universe para sa mga neutron star merger na hanggang 200 Mpc ang layo mula sa amin. Para sa mas energetic na black hole merger na mga kaganapan, ang sensitivity ay maaaring umabot ng halos isang gigaparsec. Sa isang paraan o iba pa, ang dami ng Uniberso na magagamit para sa pagmamasid ay tataas ng sampung beses na higit pa kumpara sa unang sesyon.

Sa pagtatapos ng taong ito, ang na-update na laboratoryo ng Italya na Virgo ay papasok din sa laro. Mayroon itong bahagyang mas kaunting sensitivity kaysa sa LIGO, ngunit medyo disente din ito. Dahil sa paraan ng triangulation, ang isang trio ng mga detector na magkakahiwalay sa espasyo ay magiging posible upang mas mahusay na maibalik ang posisyon ng mga mapagkukunan sa celestial sphere. Kung ngayon, na may dalawang detector, ang localization area ay umabot sa daan-daang square degrees, pagkatapos ay tatlong detektor ang magbabawas nito sa sampu. Bilang karagdagan, ang isang katulad na KAGRA gravitational wave antenna ay kasalukuyang ginagawa sa Japan, na magsisimula sa operasyon sa loob ng dalawa hanggang tatlong taon, at sa India, sa paligid ng 2022, ito ay binalak na ilunsad ang LIGO-India detector. Bilang resulta, ang isang buong network ng mga detektor ng gravitational-wave ay gagana at regular na magtatala ng mga signal sa loob ng ilang taon (Larawan 13).

Sa wakas, may mga plano na dalhin ang mga instrumento ng gravitational wave sa kalawakan, lalo na ang proyektong eLISA. Dalawang buwan na ang nakalilipas, ang unang pagsubok na satellite ay inilunsad sa orbit, na ang gawain ay upang subukan ang mga teknolohiya. Malayo pa ito sa tunay na pagtuklas ng gravitational waves. Ngunit habang nagsisimulang mangolekta ng data ang konstelasyon na ito ng mga satellite, magbubukas ito ng isa pang window sa uniberso - sa pamamagitan ng mga low-frequency na gravitational wave. Ang ganitong all-wave approach sa gravitational waves ang pangunahing layunin ng larangang ito sa mahabang panahon.

Mga parallel

Ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay naging pangatlong kaso sa mga nagdaang taon nang sa wakas ay nalampasan ng mga physicist ang lahat ng mga hadlang at nakarating sa dati nang hindi kilalang mga intricacies ng istraktura ng ating mundo. Noong 2012, natuklasan ang Higgs boson - isang particle na hinulaang halos kalahating siglo na ang nakalipas. Noong 2013, pinatunayan ng IceCube neutrino detector ang realidad ng mga astrophysical neutrino at nagsimulang "tumingin sa uniberso" sa isang ganap na bago, dating hindi naa-access na paraan - sa pamamagitan ng high-energy neutrino. At ngayon ang kalikasan ay sumuko na muli sa tao: isang gravitational-wave na "window" ang nagbukas para sa pagmamasid sa uniberso at, sa parehong oras, ang mga epekto ng malakas na gravity ay naging available para sa direktang pag-aaral.

Dapat kong sabihin, wala kahit saan ay mayroong anumang "freebie" mula sa kalikasan. Ang paghahanap ay isinagawa sa napakatagal na panahon, ngunit hindi ito sumuko dahil noon, mga dekada na ang nakalipas, ang kagamitan ay hindi umabot sa resulta sa mga tuntunin ng enerhiya, sukat, o sensitivity. Ito ay ang matatag, may layunin na pag-unlad ng teknolohiya na humantong sa layunin, isang pag-unlad na hindi napigilan ng alinman sa mga teknikal na paghihirap o mga negatibong resulta ng mga nakaraang taon.

At sa lahat ng tatlong mga kaso, ang pagtuklas mismo ay hindi ang wakas, ngunit, sa kabaligtaran, ang simula ng isang bagong direksyon ng pananaliksik, ay naging isang bagong tool para sa pagsusuri sa ating mundo. Ang mga katangian ng Higgs boson ay naging masusukat - at sa mga datos na ito, sinusubukan ng mga physicist na makita ang mga epekto ng New Physics. Salamat sa tumaas na istatistika ng mga high-energy neutrino, ang neutrino astrophysics ay nagsasagawa ng mga unang hakbang nito. Hindi bababa sa pareho ang inaasahan ngayon mula sa gravitational-wave astronomy, at mayroong lahat ng dahilan para sa optimismo.

Mga pinagmumulan:
1) LIGO Scientific Col. at Virgo Coll. Pagmamasid ng Gravitational Waves mula sa Binary Black Hole Merger // Phys. Sinabi ni Rev. Sinabi ni Lett. Na-publish noong 11 Pebrero 2016.
2) Detection Papers - isang listahan ng mga teknikal na papel na kasama ng pangunahing papel ng pagtuklas.
3) E. Berti. Pananaw: Ang Mga Unang Tunog ng Pinagsasamang Black Hole // Physics. 2016. V. 9. N. 17.

Mga materyales sa pagsusuri:
1) David Blair et al. Gravitational wave astronomy: ang kasalukuyang katayuan // arXiv:1602.02872 .
2) Benjamin P. Abbott at LIGO Scientific Collaboration at Virgo Collaboration. Mga Prospect para sa Pagmamasid at Pag-localize ng Gravitational-Wave Transient na may Advanced na LIGO at Advanced Virgo // Buhay na Rev. Relativity. 2016. V. 19. N. 1.
3) O. D. Aguiar. Ang Nakaraan, Kasalukuyan at Hinaharap ng Resonant-Mass Gravitational Wave Detector // Res. Astron. Astrophys. 2011. V. 11. N. 1.
4) Ang paghahanap para sa gravitational waves - isang seleksyon ng mga materyales sa website ng journal Agham sa paghahanap ng mga gravitational wave.
5) Matthew Pitkin, Stuart Reid, Sheila Rowan, Jim Hough. Gravitational Wave Detection sa pamamagitan ng Interferometry (Ground and Space) // arXiv:1102.3355 .
6) V. B. Braginsky. Gravitational-wave astronomy: mga bagong paraan ng pagsukat // UFN. 2000, tomo 170, pp. 743–752.
7) Peter R. Saulson.