LIGO

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 2. elokuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .
LIGO
Laserinterferometri Gravitational-Wave Observatory

LIGO-ohjauskeskus Hanfordissa
Tyyppi lasergravitaatioaaltointerferometri
Organisaatio Tieteellinen yhteistyö LIGO [d]
Sijainti  Yhdysvallat ,LivingstonjaHanford
Koordinaatit 30°32′49″ s. sh. 90°46′54″ W e. ja 46°27′28″
sh. 119°24′35″ läntistä leveyttä e.
Verkkosivusto Virallinen sivusto

LIGO ( Eng. Laser  Interferometer Gravitational-Wave Observatory ) on laserinterferometrinen gravitaatioaaltojen observatorio . Hanketta ehdottivat vuonna 1992 Kip Thorne , Ronald Drever Kalifornian teknologiainstituutista ja Rainer Weiss Massachusetts Institute of Technologysta . Hanketta rahoittaa Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö . Tämä projekti on 365 miljoonan dollarin kustannuksiltaan kallein rahaston koskaan rahoittama hanke [1] .

LIGO Scientific Collaboration (LSC) on joka  vuosi kasvava tutkijaryhmä: noin 40 tutkimuslaitosta ja 600 yksittäistä tutkijaa työskentelee analysoidakseen LIGO:sta ja muista observatorioista saatuja tietoja. Yhteistyössä on myös kaksi tieteellistä ryhmää Venäjältä: V.P. Mitrofanovin ryhmä (värähtelyfysiikan laitos, Moskovan valtionyliopiston fysiikan tiedekunta , Moskova ) ja akateemikko A.M. Sergeevin ryhmä ( Soveltavan fysiikan instituutti RAS , Nižni Novgorod ).

11. helmikuuta 2016 LIGO ja VIRGO yhteistyö ilmoittivat gravitaatioaaltojen havaitsemisesta , joka tapahtui 14. syyskuuta 2015 LIGO-asennuksissa [2] , havaittu signaali tuli kahden mustan aukon, joiden massat ovat 36 ja 29, yhdistämisestä. Auringon massat noin 1,3 miljardin valovuoden etäisyydellä Maasta, kun taas kolme auringon massaa käytettiin säteilyyn [3] [4] [5] .

Tavoitteet ja tavoitteet

LIGO:n päätehtävä on kosmista alkuperää olevien gravitaatioaaltojen kokeellinen havaitseminen. Nämä aallot ennustettiin ensimmäisen kerran Einsteinin yleisessä suhteellisuusteoriassa vuonna 1916, jolloin niiden havaitsemiseen tarvittavaa tekniikkaa ei vielä ollut olemassa. Niiden olemassaolo on epäsuorasti todistettu[ täsmennä ] tutkiessaan pulsaria PSR B1913+16 (pulsarin löytämisestä tutkijat saivat Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1993).

Elokuussa 2002 LIGO-observatorio aloitti gravitaatioaaltojen tarkkailun. Kuten odotettiin, niitä voidaan havaita binäärisysteemeissä ( neutronitähtien ja mustien aukkojen törmäykset ja vuorovaikutukset ), supernovaräjähdyksen aikana, pulsareiden lähellä ja alkuräjähdyksen synnyttämissä gravitaatiosäteilyn jäänteissä . Teoreettisesti observatorio voi tutkia myös sellaisia ​​hypoteettisia ilmiöitä kuten kosmisia jouseita ja alueiden rajoja ( eng.  Domain wall , rajat, jotka erottavat kahden mahdollisen potentiaalienergiaminimin alueita ( tyhjiöt )).

Observatorio osallistuu Einstein@Home -projektiin .

Observatoriot

LIGO koostuu kahdesta observatoriosta: Livingstonissa ( Louisiana ) [6] ja Hanfordissa (Washington) [7] , joita erottaa 3002 kilometriä. Koska gravitaatioaaltojen etenemisnopeuden odotetaan olevan yhtä suuri kuin valon nopeus , tämä etäisyys antaa 10 millisekunnin eron, jonka avulla voit määrittää suunnan rekisteröidyn signaalin lähteeseen.

Jokaisen observatorion pääelementti on L-muotoinen järjestelmä, joka koostuu kahdesta neljän kilometrin pituisesta varresta, joiden sisällä on suuri tyhjiö . Tällaisen järjestelmän sisään on asennettu muunnettu Michelson-interferometri , jonka jokaiseen varteen kvartsilasista valmistettujen lisäpeilien ansiosta Fabry-Perot-resonaattorit muodostuvat , nämä erityisellä ripustuksella olevat peilit ovat testimassat, joiden välinen etäisyys muuttuu tulevan gravitaatioaallon vaikutuksesta. Se pidentää yhtä olkapäätä ja lyhentää samanaikaisesti toista [3] .

Lasersäde kulkee ensin yksisuuntaisen peilin läpi, joka välittää säteen laserista ja heijastaa interferometristä palaavan säteen, toimien siten tehonkierrättimenä ja mahdollistaen 200 watin laserin käytön 750 kilowatin laserin sijasta. . Sitten säde tulee interferometriin ja jaetaan säteenjakajalla kahdeksi säteeksi, joista kumpikin on suunnattu interferometrin vastaavaan varteen ja kulkee Fabry-Perot-resonaattorin läpi noin 280 kertaa ja heijastuu toistuvasti säteen lopussa ja alussa. käsivarteen, mikä lisää merkittävästi interferometrin herkkyyttä. Sitten kummankin varren säteet lisätään valodetektoriin ja niiden välinen polkuero aiheuttaa muutoksen ilmaisimen virrassa [3] .

Samanaikaisesti pääinterferometrin kanssa voidaan käyttää "pientä" interferometriä. Tällaisen interferometrin varren pituus on puolet pidempi (2 kilometriä), ja varressa olevien Fabry-Perot-resonaattoreiden terävyys on sama kuin pääinterferometrin, mikä vastaa puolta vaimenemisajasta. Soittoajan lyhenemisen vuoksi pienen interferometrin teoreettisesti laskettu herkkyys on sama kuin pääinterferometrin herkkyys yli 200 Hz:n taajuuksilla, mutta on kaksi kertaa huonompi matalilla taajuuksilla.

Livingstonin observatorio toimii yhdellä interferometrillä päätilassaan. Vuonna 2004 tämä interferometri päivitettiin onnistuneesti asentamalla aktiivinen mekaaninen melunvaimennusjärjestelmä , joka perustuu hydraulisiin toimilaitteisiin . Tällainen järjestelmä vaimentaa värähtelyjä 0,1–5 Hz:n taajuuksilla. Tällä vyöhykkeellä seismiset värähtelyt johtuvat pääasiassa mikroseismisistä aalloista ja ihmisen aiheuttamista lähteistä (liikenne, puunkorjuu jne.)

Hanfordin observatoriossa käytetään Livingstonin kanssa identtisen interferometrin lisäksi myös puolet pienempää interferometriä. Kaakkois-Washingtonin rajallisen seismisen aktiivisuuden vuoksi oli hyväksyttävää jatkaa passiivisen melunvaimennusjärjestelmän käyttöä Hanfordissa.

Tieteellisten laukaisujen historia

Havaitut tapahtumat

Projektit

Advanced LIGO

Observatorioon suunnitellaan useita parannuksia. Vuoteen 2014 mennessä suunniteltiin saavuttavan nykyistä suuruusluokkaa parempi herkkyys[ milloin? ] antennit. [neljätoista]

LISA

LISA ( Eng.  Laser Interferometer Space Antenna , laserinterferometrin periaatteella toimiva avaruusantenni) on NASAn ja ESAn yhteisprojekti , joka suunnitellaan yhdistettäväksi LIGO:n kanssa gravitaatioaaltojen tutkimuksessa. Observatoriot havaitsevat gravitaatioaaltoja eri taajuuksilla (LISAn havaitsemien aaltojen taajuus on neljästä viiteen suuruusluokkaa pienempi kuin LIGO:n), joten saadut tiedot täydentävät toisiaan.

Katso myös

Muistiinpanot

Kommentit
  1. ↑ Todelliset tiedot vuodelta 2015. Virallisen lähteen , Arkistoitu 15. huhtikuuta 2016 Wayback Machine -sivustolla , mukaan kiertolaitteen edessä olevan lasersäteen teho on tulevaisuudessa 200 wattia, ei 20 wattia kuten kuvassa, ja lisäksi saman mukaan lähde Arkistoitu 19. huhtikuuta 2016 Wayback Machinelle , kiertoteho on 750 kilowattia, ei 100 kilowattia, kuten kuvassa.
Käytetty kirjallisuus ja lähteet
  1. ↑ Nobelin aattona, pohdiskelen sitä, kuinka LIGOa melkein ei rakennettu . Haettu 15. toukokuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 3. toukokuuta 2019.
  2. ↑ Gravitaatioaaltoja havaittu, vahvistaa Einsteinin teoria - The New York Times . Haettu 28. syyskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 11. helmikuuta 2016.
  3. ↑ 1 2 3 Ponyatov A. Ne ovat olemassa! Gravitaatioaallot rekisteröity  // Tiede ja elämä . - 2016. - Nro 3 . - S. 2-12 .
  4. ↑ Fys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016) - Gravitaatioaaltojen havainnointi binaarisesta mustan aukon sulautumisesta . Haettu 25. kesäkuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 11. helmikuuta 2016.
  5. ↑ Tutkijat ilmoittivat löytäneensä gravitaatioaaltoja - Gazeta.Ru . Haettu 12. helmikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 13. helmikuuta 2016.
  6. ↑ Näkymä avaruudesta
  7. ↑ Näkymä avaruudesta
  8. ↑ LIGO O1:n edistymisraportti  (englanniksi)  (linkkiä ei ole saatavilla) . LIGO (marraskuu 2015). Haettu 15. helmikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 16. helmikuuta 2016.
  9. ↑ Igor Ivanov. Gravitaatioaallot ovat auki! . Elements of Big Science (11. helmikuuta 2016). Käyttöpäivä: 14. helmikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 14. helmikuuta 2016.
  10. ↑ O2 yhteenveto . Haettu 26. elokuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 4. helmikuuta 2022.
  11. ↑ O3a Yhteenveto . Haettu 26. elokuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 15. maaliskuuta 2022.
  12. ↑ O3b Yhteenveto . Haettu 26. elokuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 15. maaliskuuta 2022.
  13. ↑ LIGO, NEITSI JA KAGRA TARKASTAVAT JUOKSUSUUNNITELMAA . Haettu 26. elokuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 25. kesäkuuta 2022.
  14. ↑ Kehittynyt LIGO (downlink) . Käyttöpäivä: 23. toukokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 24. syyskuuta 2013. 

Kirjallisuus

Linkit

 Gravitaatioaaltojen tähtitiede : ilmaisimet ja teleskoopit
Maanalainen interferometrinen
(toimiva)
Maadoitettu interferometrinen
(toimiva)
Maadoita muut
(toimii)
Maa
(suunniteltu)
Tila
(suunniteltu)		LISA
historiallinen
Tietojen analysointieinstein@home
Signaalit ( lista )
 Kosmologian Gruber-palkinnon voittajat
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sosiaalisissa verkostoissa
Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa