Gravitationsbølger! Eller de kvidre, der beviser, at Einstein havde ret

Det var bare en svag støj, den flygtige rest af en massivt voldelig begivenhed, der skete for længe siden på et sted meget, meget langt væk. Men det var nok til at bekræfte en af ​​de store forudsigelser, som Albert Einstein lavede i sin teori om generel relativitetsteori tilbage i 1915. Faktisk, det bekræftede eksistensen af ​​noget, der kaldes gravitationsbølger - dybest set krusninger i rummet-tidens stof, forårsaget af acceleration af virkelig massive genstande som sorte huller.

På et pressemøde, forskere fra Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, et konsortium, der har ledt efter gravitationsbølger siden 2000'erne, meddelte, at fænomenet endelig var blevet opdaget af LIGOs to detektorer i Livingston, Louisiana, og Hanford, Washington.

De pågældende bølger blev produceret på en brøkdel af et sekund, der fandt sted for 1,3 milliarder år siden, da to enorme sorte huller kolliderede og fusionerede til en enkelt enhed. Begivenheden konverterede en del af de sorte hullers masse til energi i form af nogle alvorlige gravitationsbølger. Disse bølger gav det signal - beskrevet som et "kvidren" - som LIGO -forskerne opdagede.

Denne katastrofale fusion havde en effekt på omkring 50 gange så stor som hele det synlige univers, ifølge en pressemeddelelse fra LIGO, som kombinerer indsatsen fra mere end 1, 000 forskere. Organisationen drives af California Institute of Technology og Massachusetts Institute of Technology, og finansieret af National Science Foundation, blandt andre.

"Vi har fundet gravitationsbølger, "LIGO administrerende direktør David Reitze fortalte journalister." Vi gjorde det! "

Som Einstein teoretiserede tilbage i begyndelsen af ​​1900'erne, rum og tid er i det væsentlige en enkelt enhed, rumtid, som du kan forestille dig at være som en dug. Når store genstande, såsom sorte huller, accelerere i rumtid, de forårsager hovedsageligt krusninger i stoffet, som er gravitationsbølger. Når den konverteres til lyd, bølgerne laver et mærkeligt kvidren, som du kan høre ved at klikke på linket.

Begivenheden markerede også første gang, at forskere faktisk havde observeret sammenlægningen af ​​to sorte huller.

"Disse bølgeformer giver dig en enorm mængde information, "Sagde Reitze.

Opdagelsen, som blev beskrevet i et videnskabeligt papir, der blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Physical Review Letters, skabt en verdensomspændende sensation. Så mange mennesker råbte om mere information, at LIGOs websted bremsede til en gennemgang. Webcastet fra pressemødet trak næsten 100, 000 seere.

Fundet var et mål for retfærdiggørelse både for Einstein og den regeringsfinansierede indsats for at finde gravitationsbølger, som angiveligt har kostet mindst 620 millioner dollars. LIGOs to detektorer er designet til at detektere gravitationsbølger, når de når Jorden.

Som denne naturartikel fra 2015 forklarer, på hvert anlæg, en laserstråle er delt for at rejse ned ad to vinkelrette tunneler, hver af dem cirka 4 kilometer i længden, og derefter hoppe af spejle i slutningen og tilbage til kilden, hvor de blander sig i hinanden. Når der opstår en gravitationsbølge, tunnellerne deformeres let, og afstanden, som bjælkerne bevæger sig, ændres, så de ikke længere matcher. Det giver et signal, der kan måles ved hjælp af udstyr.

Mellem 2010 og 2015, LIGOs detektorer blev revideret for at gøre dem mere følsomme, til en pris på 200 millioner dollars. Det var det nye system, kaldet Advanced LIGO, der endelig opdagede det svage signal fra afstandsrummet.

Caltech-videnskabsmand og LIGO-medstifter Kip Thorne sagde, at Advanced LIGO stadig kun arbejder med en tredjedel af sin designfølsomhed, og at da udstyret er finjusteret, forskere vil opdage "en enorm rigdom af gravitationsbølgesignaler." Han forudsagde, at "vi burde se mere i løbet af det kommende år."

Forskere planlægger at bruge andre detektorer forskellige steder rundt om Jorden - herunder en under udvikling i Japan, og en anden, der er blevet foreslået i Indien - at udvide søgen efter gravitationsbølger og bedre lokalisere deres placering, det videnskabelige tidsskrift Nature rapporteret.

Den seneste opdagelse bygger på forskerne fra Princeton University Russell A. Hulse og Joseph H. Taylor Jr., vinder af Nobelprisen i fysik i 1993, som observerede små ændringer i kredsløbet for en binær pulsar, der indirekte demonstrerede virkningen af ​​gravitationsbølger, uden at observere dem. Nu, det forekommer sandsynligt, at LIGO -forskerne, som faktisk har identificeret og registreret gravitationsbølger, vil også vinde en nobel.

Thorne sagde, at selvom detektering og undersøgelse af gravitationsbølger vil give "en meget dybere forståelse" af, hvordan forvrængninger i rumtiden opfører sig, han forudser ikke nogen af ​​disse oplysninger, der hjælper med at gøre sci-fi-fantasier som kædemaskiner eller tidsmaskiner til virkelighed. "Jeg tror ikke, det vil bringe os tættere på tidsrejser, "advarede han." Jeg ville ønske det ville. "

Oprindeligt udgivet:11. feb. 2016

Ofte stillede spørgsmål om gravitationsbølger

Hvorfor er gravitationsbølger vigtige?

Hvordan opdages gravitationsbølger?

Hvad er en gravitationsbølge?

Hvorfor tror vi, at gravitationsbølger virkelig eksisterer?