Nobel Ödülü, kütleçekim dalgası astronomisinin bittiği anlamına gelmez, ancak daha yeni başladığı anlamına gelir.
[Bokeyuan-Bilim Popülerleştirmesi] 2017 Nobel Fizik Ödülü, kütleçekim dalgası astronomisine öncü katkılarından dolayı Rainer Weiss, Barry Barish ve Kip Thorne'a verildi.
Rainer Weiss, Barry Barish ve Kip Thorne, Fizikte 2017 Nobel Ödülü kazananlarıdır. Resim: Nobel Media AB 2017
Elbette asıl kazanan LIGO'dur.Geçtiğimiz 40 yılda 1.000'den fazla kişiden oluşmuştur.Deneysel cihazları daha gelişmiş ve geliştikçe daha hassas hale geldiler ve zaman ve uzayda giderek küçülen dalgaları tespit edebiliyorlar. 2015 yılında, tüm bu çabalar, yaklaşık 1,3 milyar ışıkyılı uzaklıkta iki büyük kara deliğin birleşmesiyle üretilen yerçekimi dalgalarının ilk doğrudan tespitinin zirvesine ulaştı. İki LIGO gözlemevi bu süreci inanılmaz bir şekilde tamamladı ve tüm Dünya'yı bir atomun boyutundan daha küçük bir boyuta sıkıştıran bir dalgayı tespit etti.
(Resim :) 2015 yılında, güçlü yerçekimi alanı bozulmalarının neden olduğu uzaydaki "dalgalanmalar" Dünya'da ilk kez tespit edildi. Bu, LIGO bunu 40 yıldır yapıyor olmasına rağmen, bilimsel keşif ile Nobel Ödülü tarihinin Nobel Ödülü arasındaki en kısa dönemlerden biriydi. Resim: LIGO Scientific Collaboration, IPAC İletişim ve Eğitim Ekibi
Yerçekimi dalgaları dünyanın içinden geçtiğinde inanılmaz bir miktar vardır, Tespit edilen sinyalden interferometre kolundaki fenomenin nedenini bilebiliriz:
1. Genişletilmiş boyut, dedektör kolunu uzatacaktır
2. Dikey boyut küçülecek ve diğer dedektör kolunun kısalmasına neden olacaktır.
3. Dalganın genliği ve periyodu, uyarılmış kütlenin kalitesine ve periyoduna karşılık geldiğinden
4. Evren genişlemesinin tarihi tarafından belirlenen uygun esneme / kırmızıya kayma
5. Enerjiye dönüştürülen kaliteyi alınan sinyalin boyutuna göre belirleyebilirim
Bu bilgiyi elde etme yöntemi, interferometreyi oluşturan iki dikey lazer kolunun göreceli hareketidir.
(Resim :) Işık aynaya giden bu uzun yol boyunca gidip geri yansıdığında, ışığın yolculukta harcadığı süre yolun uzunluğuna bağlıdır. Küçük değişiklikler, tek bir atomdan daha küçük değişiklikler bile uçuş süresini etkileyebilir. Yaklaşık bin yansımadan sonra, her dikey koldan gelen ışık, belirli bir girişim modeli oluşturmak için yeniden birleştirilir. Işık fazdaysa,% 100 yapıcı girişim elde eder; ışık fazda değilse,% 100 yıkıcı girişim alır. Bu, zaman içinde gürültüden çıkarılan model değişimidir ve interferometreden ne tür yerçekimi dalgası sinyalinin geçtiğini doğru bir şekilde yeniden oluşturmamızı sağlar.
(Efsane :) Durum şöyle: Tıpkı LIGO'nun kendisi gibi, yeryüzünde çok uzakta olmayan iki dedektör var. Sondalar 45 derecelik bir açıyla birbirlerine doğru eğilebilir, ancak Dünya'da aşağı yukarı aynıdırlar çünkü Lousiana Washington'dan uzak değildir. Dalgaların geliş zamanı çok az farklılık gösterir.Bilim adamları ışık hızında hareket ettiklerini doğrulayabilirler, ancak sinyalin gökyüzündeki konumunu iyi belirleyemezler. Konumun iyi ölçülemediği gerçeği, bir sonraki büyük adımı atmak için neredeyse hiç şansın olmadığı anlamına gelir: parlayan gökyüzünü yerçekimi dalgalı gökyüzü ile ilişkilendirin.
Ancak bu, bir sonraki büyük sıçramanın yattığı yerdir.
(Resim :) Bu yılın başlarında, İtalya'daki Başak Dedektörü iki LIGO dedektörüne katıldı ve çalışmaya başladı. LIGO'nun 3 / 4'ü büyüklüğündedir.Kütleçekim dalgalarına karşı çok hassas değildir, ancak hassasiyeti, tıpkı LIGO dedektörleri gibi gelecekteki iyileştirmelerle artacaktır. Bununla birlikte, Başak'ın LIGO dizisi ile karşılaştırıldığında en büyük avantajı, üçlü algılamanın konumu belirlemek için bilgi sağlayabilmesidir. Dünyadan geçen bir yerçekimi dalgasını (aşağıdaki resimde gösterildiği gibi) hayal edin, ancak bunu hayal ettiğinizde Başak dedektörünün ikiz LIGO dedektöründen ne kadar uzakta olduğunu hatırlayın.
(Resim :) Boşluk iki dikey yönde daralabilir ve genişleyebilir, ancak dedektörün tepkisi dalganın yönüne bağlıdır. Bilim adamları, dünyanın başka bir yerine üçüncü bir detektör ekleyerek dalganın nereden geldiğini belirleyebilir ve ayrıca polarizasyonunu ölçebilir. Detektördeki dalgaların varış mesafeleri arasındaki zaman algılama farkını ölçerek, yerçekimi hızı doğrudan ışık hızına tam olarak eşit olacak şekilde daha iyi kontrol edilebilir. Ancak en iyi ilerleme, dalganın üretildiği kozmik noktayı bulabilmekten gelir. Bu, üçüncü dedektörü mevcut iki dedektörle aynı anda kullanmanın en büyük ilerlemesidir.
(Çizim :) Orijinal Başak (yeşil) ve Gelişmiş Başak'ın (mor) dokunabileceği alan hacmi. Bir dedektör tarafından bir dalga algılandığında, ince bir küresel kabuk size olası konumu söyler, ancak üç bağımsız küre ve yön bilgisiyle konum kısıtlaması inanılmazdır. Resim: VIRGO İşbirliği
Bir yerçekimi dalgası sinyali geldiğinde, silahın daralması ve genişlemesi ölçülebilir. Dalgaların genliği ve frekansı, birleşmenin doğası hakkında çok şey belirlemeye izin verir, ancak gökyüzünde gerçekleşmez. Temel olarak, bilim insanlarının dedektörün etrafına ince bir küresel kabuk çizmelerine ve bu aralıkta bir yerde dalganın kaynağını göstermelerine olanak tanır. İkinci bir detektörle, dalganın yayılma yönü ve ikinci bir ince küre hakkında bilgi alacaksınız; iki kürenin üst üste geldiği yerde (genellikle geniş bir daire boyunca), dalganın yönüne dönün ve etkinleştirin Yay benzeri bir sınırlama oluşturun. Ancak üçüncü algılayıcı üçüncü bir küre eklediğinde, genel olarak konuşursak, konumunu belirlemek için diğer iki düzlemde yalnızca tek bir noktaya ihtiyaç vardır.
(Başlık :) Samanyolu galaksisinin şeffaf bir küresel ekrana üç boyutlu projeksiyonunda, kara delik birleşme olayını doğrulayan üç olası konum gözlenir. İki LIGO dedektörü-GW150914 (koyu yeşil) GW151226 (mavi), GW170104 (kırmızı), ilk olarak Dört doğrulama testi (GW170814, parlak yeşil (sol alt) Başak ve LIGO dedektörleri tarafından gözlendi.Ayrıca düşük anlamlı olay LVT151012 de gösterildi. Fotoğraf: LIGO / Virgo / Caltech / MIT / Leo Singer (Milky Yol görüntüsü: Axel Mellinger)
Önümüzdeki birkaç yıl içinde, Japonya'da KAGRA ve Hindistan'da başka bir LIGO dedektörü olmak üzere iki dedektör daha üretilecek, bu da gelecekte daha doğru ölçümler yapacağımız anlamına geliyor. Artık bilim adamları dört yerçekimi dalgası olayını doğrudan gördüklerine göre, konumlarını belirlemede gittikçe daha hızlı hale geliyorlar, bu da optik ve diğer elektromanyetik izlemenin daha hızlı gerçekleştirilebileceği anlamına geliyor. Nötron yıldızlarını yerçekimi dalgası dedektörleriyle birleştirmeye başlarsak, net bir sinyale sahip olmalarını bekleriz.
(Çizim :) Resimde gösterildiği gibi iki nötron yıldızının birleşmesi, sarmal olarak dönecek ve yerçekimi dalgaları yayacaktır, ancak tespit edilmesi kara deliklerden daha zordur. Bununla birlikte, bir kara deliğin aksine, bir gün tespit edilebilen ve yerçekimi dalgası sinyali ile ilişkilendirilebilen bir elektromanyetik sinyal yayar. Görsel telif hakkı: Dana Berry / Skyworks Digital, Inc.
Şimdi yerçekimi dalgası astronomisi çağını keşfetmeye başladık.İnsanlar gökyüzüne sadece yepyeni bir şekilde bakmakla kalmıyor, aynı zamanda onu görmede daha iyi hale geliyor, gördüklerimizi keşfetmeyi ve analiz etmeyi öğreniyor. Bu olaylar kısa ömürlü olduğundan ve sadece kısa bir süre için var olduğundan, şimdi bu kara deliklerin birleşmesine bakmak için tek bir şans var. Ancak zaman geçtikçe, gelecekteki dedektörlerin sürekli gelişimi, daha önce hiç sahip olmadığımız evreni görmeye devam edecek. Nobel Ödülü araştırmayı tamamlamış olabilir, ancak yerçekimi dalgası astronomisinin gerçek sonuçları hala devasa kozmik ormanda mevcuttur. Einstein gibi bilim adamlarının 100 yılı aşkın süredir attığı temel sayesinde, bu yalnızca ilk toplama sezonu!
Yazar: Ethan Siegel (astrofizikçi)
Gönderen: Forbes bilimi
Derleme: Light Quantum
İnceleme: Brocade Garden
