Linnasuuruse "Teleskoop" Võiks Vaadata Kosmoseaega 1 Miljon Korda Aastas

{h1}

Gravitatsioonilaine detektor, mis on 2,5 miili pikk, ei ole lahe. Tead mis on lahe? 25-miiline gravitatsioonilaine detektor.

COLUMBUS, Ohio - gravitatsioonilaine detektor, mis on 2,5 miili pikk, ei ole lahe. Tead mis on lahe? 25-miiline gravitatsioonilaine detektor.

See on laupäeval (14. aprillil) antud Ameerika Füüsika Seltsi aprillikuu koosolekul toimunud rida kõnesid. Järgmise põlvkonna gravitatsioonilaine detektorid ulatuvad otse jälgitava universumi välimisse serva, otsides ruumi-aja väga struktuuris vibreid, mida Einstein ennustab, kui põrkuvad massiivsed objektid nagu mustad augud. Kuid nende konstruktsioonil on ikka veel mõned olulised väljakutsed, teatasid esinejad publikule.

"Praegused detektorid, mida võite arvata, on väga tundlikud," rääkis publikule Matthew Evans, füüsik MIT. "Ja see on tõsi, kuid nad on ka kõige vähem tundlikud detektorid, mille abil saab [võimaluse korral] tuvastada gravitatsioonilaineid." [8 kuidas sa näevad Einsteini relatiivsusteooria reaalses elus]

Praegused detektorid pole muidugi aevas. Kui 2,5-miililises (4-kilomeetrises) laserinterferomeetri gravitatsioonilise laine vaatluskeskuses (LIGO) tuvastati esmakordselt kosmoseaju kasv ja vähenemine 2015. aastal - 1,3 miljardi aasta vanuse kahe musta auku kokkupõrke gravitatsiooniline kaja - see tõestab suurte nähtamatute gravitatsiooniliste lainete olemasolu, mis olid kunagi täiesti teoreetilised ja viisid vaid kaks aastat LIGO loojate Nobeli preemiale.

Kuid LIGO ja selle nõbu, 1,9-miil-pikk (3 km) Itaalia instrument Negozo, on põhimõtteliselt piiratud. Mõlemad detektorid on võimelised ainult gravitatsioonilainete tuvastama objektidest, mis on Maa suhteliselt lähedal kogu universumi ulatuses, ütles MIT füüsik Salvatore Vitale. Nad on piiratud ka objektidega, mida nad tuvastavad.

Praeguseks on praeguse interferomeetrite põlvkonna kohta tõepoolest olnud vaid kaks peamist tulemust: 2015. aasta musta auguga ühinemise avastamine ja 2017. aasta augusti kokkuvõte kahe neutronstävi tuvastamiseks (mis on ka konverentsil kuum teema). Leiti veel mõned mustad aukude kokkupõrked, kuid nad ei pakkunud esimest avastamist üllatades tulemusi.

Luues laiendatud, täpsemaid LIGO-sid ja Virgosit või teist tüüpi suuremahulist detektorit, mida nimetatakse "Einsteini teleskoobiks", ütles Evans, ja lainete tuvastamise kiirus võib iga kord mõnikord hüppama rohkem kui 1 miljonini igal aastal.

Kolmnurkne Einsteini teleskoop, suuremahuline gravitatsioonilaine detektor, on rohkem kui kümme aastat eemal.

Kolmnurkne Einsteini teleskoop, suuremahuline gravitatsioonilaine detektor, on rohkem kui kümme aastat eemal.

Krediit: CERN

"Kui ma ütlen, et need detektorid lähevad meid universumi servani, siis ma mõtlen, et nad suudavad tuvastada peaaegu iga kahekomponentse süsteemi, mis ühineb," ütles ta, viidates tähtede paaridele, musta aukudele ja kokkupõrkele neutroni tähed.

See tähendab võimalust tuvastada mustad avad universumi väga varajastest aastatest, uurides sügavaid gravitatsiooni saladusi ja isegi esimest korda tuvastades star-supernoova gravitatsioonilaineid ja kokkuvarisemist neutroniteta või musta auku. [6 Weird Facts about Gravity]

Suurem on parem

Miks suuremad detektorid viivad gravitatsioonilainete tundlikuma otsinguni? Selle mõistmiseks peate mõistma, kuidas need detektorid töötavad.

LIGO ja Virgo on nagu WordsSideKick.com juba varem teatanud, on põhimõtteliselt hiiglaslikud L-kujulised valitsejad. Kaks tunnelit hargnevad üksteisest täisnurga all, kasutades lasereid, et teha tunnelite pikkuste väga toredaid hetke- ja hetke mõõtmisi. Kui gravitatsiooniline laine läbib detektorit ja ruumi ise liigub, muutub see pikkus veidi. Mis vahepeal oli miil, muutub lühidalt veidi vähem kui miil. Ja laser, mis läbib seda lühemat distantsi veidi kiiremini, näitab, et muutus on toimunud.

Kuid selle mõõtmise korral on piirid. Enamik laine pulseerivad laserit liiga kaugele, et interferomeetrid märgata. Evansi sõnul võib LIGO ja Virgo olemasolevate tunnelite avastamistehnoloogia parandamine mõnevõrra parandada asju ja on kavas seda teha. Kuid signaali tõeliseks võimendamiseks ütles ta, et ainus võimalus on minna palju suuremaks. [Jahvatuse gravitatsioonilised lained: LIGO laserinterferomeeri projekt fotodes]

Evans ütles, et L-kujuline detektor, mille pikkus on 24,86-miil-pikk (40 km) ja 10-kordne LIGO suurus. Ta kutsus ettepaneku "kosmilise uurijaks". See oleks piisavalt suur, et tuvastada peaaegu kõike, mida gravitatsioonilaine detektor võiks tuvastada, võib-olla mitte nii suur, et aluseks olev füüsika hakkab lagunema või kulud muutuvad võimatult suureks isegi sellise silmakõrgusega kalli teaduse jaoks projekt. (LIGO lõplik maksumus läks sadadele miljonitele dollaritesse.)

Miks siis selle suurusega detektor, mitte kaks või kümme korda suuremad?

Teatud punktis, umbes 24,86 miili (40 km) pikkune, ütles Evans, et valgus võtab nii kaua aega, et liikuda tunneli ühelt otsast teise, et katse võib muutuda fuzzy, muutes tulemused pigem vähem täpsemaks kui rohkem.

Vähemalt nii raske on kulud. LIGO ja Neitsi on piisavalt väikesed, et Maa kõverus ei olnud märkimisväärne ehituslik väljakutse, ütles Evans.Kuid ühe käe jaoks 24,86 miili (40 km) kaugusel, pannes iga tunneli otsad maapinnale, et tunnelite keskused peavad olema 98,43 jalga (30 meetrit) maa all (eeldusel, et maa on täiesti tasane).

"Üle 40 kilomeetri," ütles Evans, "transpordimaterjali kaugus mustusest (pikast tunnelist välja) hakkab kulusid kandma."

Samuti on põhiprobleem, et leida sellist suurt detektorit ehitades piisavalt tühja ruumi. Evans ütles, et põhimõtteliselt pole Euroopas kuskil piisavalt suur, ja USA-s on need võimalused piiratud Suur-Salt Lake'i Jutos ja Nevada Musta Rocki kõrbega.

Need kosmoseprobleemid juhivad alternatiivset massiivset gravitatsioonilaine detektori disaini, mida nimetatakse Einsteini teleskoobiks. Ehkki L-kuju on parim gravitatsioonilaine mõõtmiseks, ütleb Evans, et kolme tunneliga kolmnurk ja mitmed detektorid saavad teha peaaegu sama head tööd, alustades palju väiksemat ruumi, mis on ideaalne geograafilistele piirangutele Euroopas.

Vitale sõnul on need detektorid veel 15 kuni 20 aastat eemal, ja kogu nende ehitamiseks vajalik tehnoloogia pole veel leiutatud. Siiski rääkisid ta ja Evans kogenud teadlastele, et "on nüüd aeg" hakata neid tööle minema. Vitale ütles juba, et on olemas kaheksa töörühma, kes koostavad aruande selliste massiivsete seadmete teadusliku põhjendatuse kohta, mis ilmnevad 2018. aasta detsembris.

Üks publiku liige küsis Evansilt, kas on mõttekas ehitada 5-miilimat (8 km) detektorit, samal ajal kui tõeline Cosmic Explorer või täismahus Einsteini teleskoop jääb üle kümne aasta kauguse.

Kui ta oleks rahastamiskomisjonis, ei kiitnud ta sellist projekti heaks, sest teaduslik tulu LIGO suuruse kahekordistamisest ei ole just nii suur, lisas Evans. Ta lisas, et see on ainult tunneli suuruse ülempiiril, et sellise projekti kulud oleksid õigustatud.

"Kui ma ei teadnud, et mingil põhjusel [8-kilomeetrine detektor oleks suurim, mis on reaalselt võimalik ehitada), pole see lihtsalt seda väärt," ütles ta.

Still, Vitale ütles, et see ei tähenda, et teadlased peavad järgmise gravitatsioonilainete suurema faasi jaoks ootama 15-20 aastat. Kuna praeguse skaala ulatuses on detektorid Internetis saadaval, sealhulgas Jaapani Neitsi suurusega Kamioka Gravitatsiooniline lainetetektor (KAGRA) ja LIGO-suurune LIGO-India, ning olemasolevate detektorite paranemisega on uurijatel võimalik mõõta üksikute gravitatsioonilainete korraga rohkem nurkadest, võimaldades rohkem avastusi ja täpsemaid järeldusi selle kohta, kust need tulevad.

Algne artikkel WordsSideKick.com kohta.


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com