Nobela fizikas balva par gravitācijas viļņiem

Balva trim LIGO detektoru dibinātājiem

Gravitācijas viļņu noteikšanai trīs LIGO detektoru dibinātāji saņem Nobelpreis fizikai © LIGO
lasīt skaļi

Piešķirts pagrieziena punkts fizikā: Šogad tiek piešķirta Nobela prēmija fizikā par pirmo gravitācijas viļņu noteikšanu, ko veic LIGO detektori ASV. Viņu piešķir trim fiziķiem, kurus uzskata par LIGO detektoru dibinātājiem un dzemdību speciālistiem: Raineram Veisam, Kipam Tornam un Barijam Barisam. Viņi radīja apstākļus, lai beidzot pierādītu telpas laika vibrācijas, kuras pirms aptuveni 100 gadiem bija paredzējis Alberts Einšteins.

Alberts Einšteins jau savā vispārējā relativitātes teorijā postulēja, ka masīvi kosmiskie objekti var kustēt telpas laiku. Piemēram, ja saduras divas neitronu zvaigznes vai melnie caurumi vai ja eksplodē masīva zvaigzne, enerģija tiek atbrīvota gravitācijas viļņu veidā - tā ir teorija.

Pat Einšteins šaubījās

Bet pat Einšteins šaubījās, vai šīs kosmosa laika vibrācijas kādreiz tiks atklātas. Tā kā enerģiski un tālejoši ir gravitācijas viļņi, to amplitūda ir tik maza. Izmērīt šīs telpas-laika minūtes svārstības ir tāpat kā mēģināt precīzi izmērīt zvaigznes diametru, kas ir desmit matu garuma attālumā no matiem.

Ilgu laiku fiziķi pat nebija pārliecināti, ka gravitācijas viļņi patiešām pastāv. Tas nemainījās līdz pagājušā gadsimta septiņdesmitajiem gadiem, kad astronomi bija aculiecinieki enerģijas zudumam, ko izraisīja divu tuvu apkārtējo zvaigžņu nāves dejā. Tas precīzi atbilda enerģijai, kura, pēc Einšteina domām, būtu jāatbrīvo caur gravitācijas viļņiem.

Lāzera slazdi kosmiskajiem viļņiem

Bet vai šādas vibrācijas var tieši pierādīt? Divi ASV fiziķi to uzskatīja par iespējamu jau 1970. gados: Kip Thorne no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta un Rainer Weiss no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT). Divi Nobela prēmijas laureāti pētnieki nāca klajā ar ideju gravitācijas viļņu noteikšanai izmantot milzu lāzera interferometru. displejs

LIGO detektors Hanfordā, ASV LIGO

Princips: sadalīts lāzera stars tiek raidīts pa diviem savstarpēji perpendikulāriem, vairākus kilometrus gariem mērīšanas posmiem un atspoguļots. Parasti lāzera staru fāzes izslēdz viena otru. Tomēr, ja gravitācijas vilnis nonāk zemē, mērīšanas sekciju garumi mainīsies. Rezultātā divu lāzera staru fāze mainās viena pret otru un detektors saņem signālu.

Barry Barish vadībā kā LIGO sadarbības vadītājs, šī ideja beidzot attīstījās pēc gadu desmitiem ilgas attīstības darba par diviem LIGO gravitācijas viļņu detektoriem ASV. Arī viņš kā viens no trim LIGO dibinātājiem tagad saņems Nobela prēmiju.

Pirmais pierādījums

2015. gada 14. septembrī par šo piepūli tika apbalvots: Divi 3000 kilometru attālumā esošie LIGO detektori pirmo reizi uztvēra tipisko gravitācijas viļņa signālu: desmit līdz divpadsmit svārstības, kuru amplitūda vispirms palielinājās, pēc tam pēkšņi kritās. Tas precīzi atbilda tam, ko Einšteins bija paredzējis gravitācijas viļņiem, apvienojoties diviem melnajiem caurumiem.

Ar 2016. gada 11. februāra paziņojumu par šo pirmo gravitācijas viļņu noteikšanu sākās pilnīgi jauns laikmets astronomijai. Tā kā tikai pussekundi satricinātais ir pārliecinoši pierādījis, ka Einšteinam bija taisnība ar savu ideju par smagumu kā kosmosa laika īpašumu.

Gravitācijas viļņu signāla stiprums un frekvences pie trim detektoriem. LIGO zinātniskā sadarbība un Jaunavu sadarbība

Tikmēr vēl četri gravitācijas viļņu notikumi ir pierādījuši, ka šis jaunais astronomijas laikmets faktiski ir sācies. Tikai pirms dažām dienām, papildus diviem LIGO detektoriem, Jaunavas detektors Itālijā reģistrēja arī telpas laika satricinājumus, apvienojot melnos caurumus.

"Mēs sagaidām daudz atklājumu

Tajā pašā laikā astronomijas gravitācijas viļņu uztveršana paver pilnīgi jaunu iespēju izpētīt kosmosa parādības. "Tas ir kaut kas pilnīgi jauns un atšķirīgs, tas paver vēl neredzētas pasaules", teikts Nobela prēmijas izteicienā. "Daudz dažādu atklājumu gaida tos, kuriem izdosies notvert šos viļņus un atšifrēt viņu ziņas."

Gravitācijas viļņus tagad var izmantot, lai noklausītos un novērotu notikumus un notikumus, kas neizstaro elektromagnētisko starojumu un tāpēc mums ir neredzami, piemēram, melno caurumu saplūšana.

"Ar šo atklājumu mēs, cilvēki, sākam jaunu, brīnišķīgu piedzīvojumu: izpētot Visuma nolietoto pusi - objektus un parādības, kuru pamatā ir izkropļots vibrējošs telpas laiks, " paskaidroja LIGO līdzdibinātājs Kip Thorne 2016. gada sākumā. "Melno caurumu un gravitācijas viļņu sadursme Šie ir tikai pirmie piemēri. "

(nobelprize.org/ LI'GO, 04.10.2017. - NPO)