Phát Hiện Sóng Hấp Dẫn

Tại sao Newton không hề biết về sóng hấp dẫn? Lí vì chưng làm sao khiến chúng ta phải 100 năm để chứng thực sự trường tồn của nó?


Không khó để chúng ta cảm thấy được một làn sóng rộn ràng đến từ cộng đồng công nghệ giữa những ngày này. "Lời tiên tri" của nhà đồ dùng lý đại tài Albert Einstein đang chấp nhận được xác nhận sau đúng 100 năm. Sự khiếu nại Đài quan lại trắc sóng hấp dẫn bằng giao quẹt kế laser (LIGO) quan tiền gần kề thẳng được sóng thu hút vẫn xuất hiện thêm một chương thơm trọn vẹn mới đến kỹ thuật nói phổ biến với thiên văn uống học tập nói riêng.

Bạn đang xem: Phát hiện sóng hấp dẫn

Đây cũng chính là dịp chúng ta quan sát lại đoạn đường đi tìm minh chứng đến nút thắt đặc biệt duy nhất của vật dụng lý tiến bộ. Thuyết Tương đối rộng và dự đoán thù về sóng cuốn hút năm 1916 của Einstein đã hình thành bước chuyển mình quan trọng ra làm sao vào thứ lý?

Tại sao Newton không hề biết về sóng hấp dẫn? Mất 200 năm nhằm số đông kim chỉ nan đồ lý cổ xưa tỏ ra sơ hsống, lí vày nào khiến bọn họ bắt buộc thêm 100 năm nữa để xác nhận sóng hấp dẫn? Rồi sau cuối điều đó đang chuyển thiết bị lý đi về đâu? Dưới đây là 1 phần câu chuyện về điều ấy.


*

Sóng lôi cuốn vẫn chấp thuận được phân phát hiện nay trực tiếp


Để gồm "lời tiên tri", Einstein cần một lý thuyết

Khi đặt mình ở đoạn của một bạn vĩ đại nhằm quan liêu gần kề toàn chình họa thiên hà, những bên khoa học vẫn trường đoản cú hỏi nó được đậy đầy bởi vì gì? Ngoài những trái đất nhỏ bé bé dại cho tới hồ hết ngôi sao cùng ngoài hành tinh, trang bị rộng lớn lớn số 1 còn lại là khoảng không.

Nhưng không gian tất cả 1-1 thuần là khoảng tầm không? Trong thời đại huy hoàng của đồ dùng lý truyền thống, Isaac Newton hình dung không gian chỉ là 1 trong “nền tảng” tiêu cực, tuyệt đối hoàn hảo, mãi sau và bất biến. Mọi sự khiếu nại diễn ra trong không khí không hề ảnh hưởng cho tới nó. Ngược lại, không khí cũng ko tác động ảnh hưởng lại bất kỳ sự khiếu nại như thế nào.

Hãy tưởng tượng, chúng ta gồm một phương diện bàn phẳng bằng gỗ, phía trên nó đặt những viên bi đang dịch rời. Quan tiếp giáp bởi đôi mắt hay, các bạn sẽ thấy rất nhiều viên bi không có tác dụng biến tấu phương diện bàn và mặt bàn phẳng ko làm chệch hướng di chuyển của các viên bi.

Tại đây, mặt bàn gỗ nhập vai trò là không khí, rất nhiều viên bi hoàn toàn có thể là một trong những ngoài trái đất, một ngôi sao sáng, một lỗ đen hay như là một thế giới. Đó là cách không khí ngoài trái đất hoạt động bên dưới thời đại Newton.


*

Bằng ý kiến dìm điều này, Newton có thể lý giải được phần đông hiện tượng đồ gia dụng lý, tự phương pháp trái táo bị cắn rơi xuống khu đất cho đến Trái Đất xoay quanh Mặt Ttránh. Ông cũng có thể phát hành được một cách làm tính đúng mực cho bỡ ngỡ lực lôi cuốn của nhị đồ vật thể trong thiên hà, ví dụ như Trái Đất cùng Mặt Trăng.

Lý thuyết của Newton trường tồn 200 năm, cho tới Khi Albert Einstein trình bày một giải thích khác đến lực lôi cuốn. Trong Tngày tiết kha khá rộng năm 1916, ông nói hầu hết ảnh hưởng cuốn hút có được là vì không-thời hạn (thời hạn cùng không gian được Einstein gộp bình thường lại thành không-thời hạn vào ttiết Tương đối thanh mảnh năm 1905) bị uốn cong núm do nó là một lực.

Điều kia Tức là gì? Mặt bàn gỗ của Newton vẫn trở thành một tnóng vải lũ hồi căng lên nghỉ ngơi 4 góc. Khi các bạn đặt mọi viên bi lên phía trên kia, cân nặng của bọn chúng đã uốn cong mặt phẳng tnóng vải. Điều đó lại tác động đến con đường di chuyển của những viên bi. Cuối cùng, một mô hình mới về không-thời hạn và liên tưởng hấp dẫn được sinh ra.



Đã mang đến thời gian mang đến lời tiên đoán

Tngày tiết Tương đối của Einstein đang vận động một bí quyết thừa hiệu quả trong Việc lý giải các hiện tượng trong dải ngân hà. Nó hoàn toàn có thể sửa chữa hoàn toàn triết lý của Newton, thậm chí còn còn giúp được rất nhiều điều hơn thế. phần lớn bài toán thù về dải ngân hà không tồn tại câu trả lời dưới thời đại của Newton đã có giải quyết và xử lý dễ ợt cùng với Thuyết Tương đối rộng.

Trong kỹ thuật, lúc 1 lý thuyết sẽ đạt tới mức sức mạnh này, nó được dùng để tiên đoán đa số bí ẩn mà nhỏ fan chưa chắc chắn cho. Sóng lôi cuốn là 1 trong những trong những số đông bí hiểm đó.


*

*

Nhưng điều gì xẩy ra Lúc loại thuyền ban đầu di chuyển? Nó sẽ khởi tạo ra sóng, chắc chắn rằng. Vậy là lúc một đối tượng di chuyển trong không-thời hạn, nó buộc phải tạo thành sóng lôi cuốn - đầy đủ gợn biến dị lăn tăn của không-thời gian.

Đó đó là tiên đoán thù của Einstein vào khoảng thời gian 1916 dựa trên Ttiết Tương đối rộng lớn, mở màn cho 1 rứa kỷ tra cứu kiếm “chiếc chìa khóa” đặc biệt của ngoài trái đất mang thương hiệu sóng lôi cuốn.

Cuộc search tìm kéo dãn dài 100 năm

Bởi sự tiêu giảm của technology cùng nhiều dịch chuyển vào lịch sử hào hùng trái đất, các công ty công nghệ vẫn cần đợi ngay sát 60 năm để có được dấu mốc nền móng, loại gián tiếp chứng minh sự trường thọ của sóng thu hút.

Năm 1974, nhì nhà thiên văn uống Russell Hulse cùng Taylor Joseph, trong những khi quan liêu cạnh bên vào một vùng không khí sâu, vẫn phân phát hiện một cặp đôi sao neutron. Như vậy hệt như bọn họ may mắn tìm kiếm thấy ra hai cái thuyền lớn lẻ tẻ đang dịch chuyển cùng bề mặt hồ không-thời gian.

Họ ngay lập tức lập tức áp dụng cơ hội này để chất vấn Tngày tiết Tương đối rộng của Einstein cùng với việc mãi mãi của sóng thu hút. Công vấn đề diễn ra xuyên suốt nửa thập kỷ. Cho mang lại năm 1979, các hiệu quả đo lường được ra mắt cho biết thêm nhị ngôi sao đang mất dần năng lượng để chuẩn bị va chạm vào nhau vào 300 triệu năm.

Hulse với Taylor chứng minh trên đây chính là hệ trái của bài toán nhì ngôi sao 5 cánh dịch rời gây ra sóng lôi kéo. Điều này hoàn toàn trùng khớp với dự đoán thù vào kim chỉ nan của Einstein. Giải Nobel năm 1993 đã có trao mang lại hai đơn vị công nghệ, tuy vậy chúng ta không trực tiếp phân phát hiện nay sóng lôi kéo.


Trsinh hoạt lại năm 1992, ba đơn vị thiết bị lý Kip Thorne và Ronald Drever tới từ Viện công nghệ California thuộc Rainer Weiss đến từ MIT nhận thấy rằng việc làm tìm kiếm tìm sóng lôi cuốn của quả đât đã là 1 chặng đường lâu năm với đã đề xuất một dự án công trình cực to. Họ bên nhau Ra đời buộc phải Đài quan liêu trắc sóng lôi cuốn bởi giao thoa kế laser (LIGO).

Dự án của LIGO quy hợp 900 đơn vị kỹ thuật tới từ 15 giang sơn bên trên trái đất. Các đại lý phân tích tân tiến độc nhất của nó được để tại Hoa Kỳ với việc đầu tư chi tiêu cả tỷ USD tới từ Quỹ Khoa học giang sơn (NSF).

Mặc dù vậy, trong cả khoảng thời hạn từ bỏ Lúc bước đầu đi vào hoạt động năm 2002 cho đến năm 2010, phần đông LIGO ko đạt được ngẫu nhiên một vạc hiện tại đặc biệt nào. Nó được chuyển vào giai đoạn nâng cấp kế tiếp vài ba năm để tăng cường độ nhạy bén của đồ vật lên cấp 4 lần.


Trong thời hạn này, năm 2014, các công ty kỹ thuật trên Đài thiên văn BICEP 2 trên Nam Cực bất ngờ ra mắt một công trình xây dựng cho biết thêm chúng ta phạt hiện nay sóng lôi kéo trường đoản cú vụ nổ Big Bang. Tưởng dường như LIGO đã bị vượt mặt trên tuyến đường chạy của mình, các tài liệu của BICEP. 2 ko thọ sau đó được chứng minh là ko đúng đắn.

Tháng 2 năm 2015, nhị trạm quan tiền trắc của LIGO trên Louisiamãng cầu cùng Washington được đưa vào chạy phân tích quay trở về sau quy trình upgrade. Họ thu nhận những xấp xỉ đến từ sự kiện nhị hố đen sáp nhập trong vòng thời hạn 1,3 tỷ năm về trước.


Các dữ liệu ko lâu tiếp nối được đối chiếu vào ngày 14 tháng 9 năm năm ngoái vị Marteo Drago, một phân tích sinc bạn Ý đã khiến anh phát triển thành bạn đầu tiên vạc hiển thị sóng lôi cuốn.

Marco Drago Lúc đó đã tức thì mau chóng thông báo tới các Chuyên Viên trong dự án công trình LIGO. Cùng với chính là những tin đồn nhỉ trong giới nghiên cứu đồ dùng lý cùng thiên văn uống học tập rằng cuối cùng sóng hấp dẫn cũng khá được tìm ra.

Xem thêm:

Các bên khoa học tại LIGO ra quyết định duy trì bí mật thông báo để kiểm soát lại nhiều lần thử nghiệm của họ. Cuối cùng, dấu mốc lịch sử hào hùng được chốt lại trong cuộc họp báo ngày 11 tháng hai năm năm nhâm thìn tại Hoa Kỳ.

"Thưa quý khách, Shop chúng tôi đang phát hiện tại thẳng sóng thu hút. Chúng tôi thực thụ sẽ làm cho được”, David Reitze, Giám đốc quản lý Phòng thể nghiệm LIGO tại Viện công nghệ California tulặng ba.

Tại sao vạc hiện trực tiếp sóng lôi cuốn lại trở ngại mang đến vậy?

Ngay từ mọi lời tiên đoán ban đầu, thiết yếu Einstein cũng nghi vấn rằng trái đất liệu có đầy đủ kĩ năng nhằm phân phát chỉ ra sóng thu hút. Lí bởi đến từ những việc những gợn sóng sẽ sở hữu được kích thước cực nhỏ dại.

Trong dải ngân hà, chỉ có những hiện tượng “cực đoan” khôn cùng phệ new có chức năng tạo ra sóng lôi kéo đủ mạnh nhằm họ quan liêu gần cạnh tự Trái Đất. Chúng có thể là hai sao neutron va va, sự sáp nhập nhì hố black Hoặc là vụ nổ thảm khốc của một sao to đùng. Mặc mặc dù thế, phần nhiều đẩy sóng đến từ nhị hố đen sáp nhập bao gồm đồ sộ 1 triệu km vẫn chỉ hoàn toàn có thể ghi dìm nghỉ ngơi kích cỡ 1 ngulặng tử trên Trái Đất.

“Tương tác lôi cuốn là 1 trong lực cực kỳ yếu”, Bartos, một thành viên của LIGO lý giải. “Tuy nhiên, có một điều nhưng Shop chúng tôi rất có thể mong muốn ngóng. Các tín hiệu phân chảy lờ lững hơn những đối với tia nắng. Sóng hấp dẫn mờ dần bên trên khoảng cách xa, tuy vậy, quá trình này không thực sự nhanh hao chóng”.


Để ghi nhận thêm các dịp sóng cực yếu đuối, LIGO sử dụng hai thứ dò cực đại áp dụng laser giữa những con đường ống lâu năm 4 km. Điều này được công ty đồ dùng lý Szabi Marka tới từ Đại học tập Columbia, hiệp tác viên vào dự án công trình so sánh như một song tai đẩy đà chỉ nhằm “nghe” hồ hết gợn sóng cực nhỏ.

Mặc mặc dù vậy, sản phẩm công nghệ của LIGO đủ nhạy để phân phát hiện ra phần lớn xôn xao nhỏ của không-thời hạn. “Chúng nhỏ tuổi hơn những so với kích cỡ của rất nhiều nguyên tử làm nên bao gồm lắp thêm dò”, Marka cho biết thêm.

Để tưởng tượng về độ nhạy cảm cần thiết, tiến sỹ Comics, một thành viên không giống của LIGO cho thấy thêm nó giống như vạc hiện nay “một cây gậy nhiều năm 1 tỷ tỷ km thu nhỏ tuổi xuống còn 5 mm”.


Trong một tưởng tượng không giống, phát hiện tại sóng cuốn hút của LIGO hệt như kiếm tìm thấy ngoài trái đất Milky Way với chiều rộng 100.000 năm ánh nắng đã bị thu nhỏ nhắn xuống độ nhiều năm của một cục tẩy cây bút chì.

Các trang bị của LIGO cũng cần phải rời đông đảo rung rượu cồn nhiễu. Ngay cả xe chạy trên đường cũng rất có thể khiến tác động tới công dụng đo. Nó hoàn toàn có thể bị nghi hoặc ngay cả Lúc LIGO cài đặt phần đông hệ thống chống rung tốt nhất thế giới.

do đó, không cực nhọc hiểu khi phải mất tới 100 năm bên trên các đoạn đường lâu năm nhằm đưa ra sự hiện diện của sóng hấp dẫn trên Trái Đất.


Thành quả ngọt ngào

Vượt qua không hề ít trở ngại bên trên chặng đường 1 nắm kỷ, đây là thời gian nói về phần lớn thành quả này ngọt ngào. Sóng lôi cuốn được phạt hiện vẫn vươn lên là một lao lý tuyệt đối hoàn hảo để phân tích ngoài hành tinh.

Hãy quan sát lại phần nhiều công cụ bọn họ tất cả ngày nay: ánh nắng, sóng radio, tia mặt trời, tia X với gamma. Chúng hầu như chỉ là sóng năng lượng điện tự cùng chịu đựng tương đối nhiều tác động ảnh hưởng Khi di chuyển vào dải ngân hà.

Chỉ một phần nhỏ bức tranh ngoài trái đất được ló mặt nếu họ thường xuyên thực hiện sóng năng lượng điện từ bỏ. Điển hình, các lỗ Đen đang chôn vùi cả tia nắng sau chân ttách sự khiếu nại của nó. Tuy nhiên, những đơn vị công nghệ hoàn toàn có thể nhận được sóng cuốn hút nhằm tìm hiểu một lỗ đen. Nó ko vấp váp đề nghị không ít trsinh sống hổ hang Khi dịch rời trong không gian mà lại có theo một lượng thông tin đa dạng.


Hình như, một vận dụng tuyệt đối của sóng hấp dẫn là nghiên cứu và phân tích các vụ nổ khôn cùng tân tinc. “Sóng thu hút sẽ đến Trái Đất sớm rộng ngẫu nhiên một số loại tia nắng nào”, Bartos nói. “khi lõi của một ngôi sao sáng mập bước đầu sụp đổ, hết sức tân tinh hình thành một lỗ Đen. Nhưng phía bên cạnh mặt phẳng của nó không cho thấy lõi bên trong vẫn sụp đổ”.

Đây là lí bởi vì bạn cũng có thể sử dụng sóng lôi cuốn nhằm phân phát hiện sự khiếu nại này nhanh hao rộng các viễn kính hàng giờ đồng hồ. Công gắng mới cũng có thể khiến họ quan liêu liền kề Quanh Vùng quan trọng nhất trong một vụ sụp đổ: lõi của các ngôi sao sáng, vị trí một hố đen được sinh ra. Trong khi ấy, kính viễn vọng văn minh tuyệt nhất của nhân loại cũng chỉ tạm dừng sống phần đa quan lại ngay cạnh bề mặt.


Một vụ nổ rất tân tinch chỉ ra mắt vài lần mỗi 100 năm trong ngoài hành tinh Milky Way. Trong thời gian đó, sóng lôi cuốn rất có thể được áp dụng nhằm quan liêu gần kề thêm các hiện tượng tiếp tục hơn hoàn toàn như là sáp nhập lỗ đen hay nhì sao neutron va đụng. Đây là phần đa “viên gạch” rất quan trọng đặc biệt đối với sự gọi biết của bọn họ về thiên hà.

Quan giáp sóng lôi cuốn còn xuất hiện hi vọng thăm dò tận sâu vào bên phía trong các ngôi sao sáng, giải thích sự bí mật trong hoạt động của hố đen với đông đảo phản xạ vạc ra từ sự khiếu nại mở đầu ngoài trái đất.

Tựu phổ biến lại, sóng lôi cuốn là nguyên tố sở hữu khóa xe cho một loạt thắc mắc về sự việc hoạt động của dải ngân hà. “Nếu nhìn thấy sóng lôi kéo, chúng ta cũng có thể chú ý ngược về một phần tỷ giây đầu của vụ nổ Big Bang. Loài tín đồ không hề cách làm sao không giống nếu còn muốn tò mò xuất phát của vũ trụ”, Tuchồng Stebbins, trưởng phòng thử nghiệm Vật lý học tập thiên thể trên Trung tâm Không gian Goddard trực thuộc NASA cho thấy thêm.

Kết luận

Ngày hôm qua chắc chắn là một trong ngày tuyệt vời nhất đối với bất kể một công ty thiết bị lý như thế nào. "Phát hiện và đo lường sóng hấp dẫn là loại Chén thánh vào kim chỉ nan kha khá rộng của Einstein" Giáo sư Bob Bingyêu thích tới từ Hội đồng Khoa học tập và Công nghệ trên Harwell Campus, Anh cho biết.

Trong khi ấy, Abxuất xắc Ashtekar, giám đốc Viện Lực cuốn hút với Vũ trụ thuộc Đại học Penn State, Hoa Kỳ, phát biểu trên tờ Reuters: “Phát hiện nay sóng lôi cuốn đã lộ diện một ô cửa sổ new để quan liêu giáp vũ trụ”. Nhà đồ gia dụng lý triết lý Stephen Hawking thì Điện thoại tư vấn đó là một mày mò “sánh ngang cùng với bài toán phát hiển thị phân tử Higgs Boson”. Ông chúc mừng đội hình những công ty kỹ thuật tại LIGO vì cột mốc hoàn hảo nhất này.


Đứng ở 1 khía cạnh không giống, các bên kỹ thuật tại LIGO hiểu được chúng ta còn rất nhiều Việc buộc phải làm để thay đổi các mơ mộng bây giờ thành hiên thực. “Ngay hiện nay, các cơ chế áp dụng sóng lôi kéo để quan tiền gần kề vũ trụ mới chỉ được xây đắp trên quy mô vật dụng tính”, Bartos cho biết.

Tuy nhiên, ông cũng nói thêm về những ý định trong tương lai: “LIGO đang trải qua một quy trình tăng cấp new để liên tục tăng cường mức độ tinh tế cho 3 lần trong tầm 3 năm tới”. Một thứ dò thứ 3 cũng đang được đội ngũ lên kế hoạch tạo ra ngay vào năm nay. Tất cả đang sẵn sàng chuẩn bị đến phần đông tò mò mới.

Tham mê khảo Techinsider, Wikipedia, Iflscience


Bắt được dấu hiệu của sóng thu hút, chấm dứt 100 năm tìm kiếm lợi nhuận tiên tri của Einstein