Pentru A Vâna Valurile Gravitaționale, Oamenii De Știință Au Trebuit Să Creeze Cel Mai Liniștit Loc De Pe Pământ

{h1}

Cel mai mare detector de fizică de pe pământ, cu adevărat urăște zgomotul.

LIGO care fuzionează stele de neutroni

LIVINGSTON, La. - La aproximativ un kilometru și jumătate dintr-o clădire atât de mare încât o poți vedea din spațiu, fiecare mașină de pe drum se încetinește până la târâre. Șoferii știu să ia foarte serios limita de viteză de 10 km / h (10 km / h): aceasta se datorează faptului că clădirea găzduiește un detector masiv care vânează vibrații cerești la cea mai mică scară încercată vreodată. Nu este surprinzător, este sensibil la toate vibrațiile pământești din jurul său, de la zvonurile unei mașini care trec până la dezastre naturale din cealaltă parte a globului.

Drept urmare, oamenii de știință care lucrează la unul dintre detectoarele LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) trebuie să meargă la lungimi extraordinare pentru a vâna și a elimina toate sursele potențiale de zgomot - încetinind traficul în jurul detectorului, monitorizând fiecare tremur minuscul din teren, chiar suspendând echipamentele de la un sistem de pătruplu care se reduce la minimum vibrațiile - toate în efortul de a crea cel mai „silențios” punct vibrațional de pe Pământ.

"Totul se referă la vânătoarea de zgomot", a spus Janeen Romie, liderul grupului de inginerie detector din detectorul LIGO din Louisiana.

De ce sunt fizicienii LIGO atât de obsedați de eliminarea zgomotului și de crearea celui mai lipsit de vibrații de pe planetă? Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să știți care sunt undele gravitaționale și cum LIGO le detectează în primul rând. Conform relativității generale, spațiul și timpul fac parte din același continuum, pe care Einstein l-a numit spațiu-timp. Și în spațiu-timp, obiectele masive care accelerează rapid pot produce valuri gravitaționale, care arată ca ondulările care radiază spre exterior atunci când o pietricică este aruncată pe suprafața unui iaz. Aceste valuri dezvăluie întinderea și contracția țesăturii cosmosului în sine.

Legate de: 8 moduri în care poți vedea teoria lui Einstein despre relativitatea în viața reală

Cum măsori schimbările în spațiul-timp în sine, când orice dispozitiv de măsurare ar experimenta aceleași schimbări? Soluția ingenioasă este ceea ce se numește interferometru. Se bazează pe faptul că undele gravitaționale întind spațiul-timp de-a lungul unei direcții, în timp ce îl contractă de-a lungul direcției perpendiculare. Gândiți-vă la o orificiu de apă: Când trece un val, ea coboară în sus și în jos. În cazul unei unde gravitaționale care radiază pe Pământ, totul oscilează atât de ușor înainte și înapoi, în loc de în sus și în jos.

Proiectul LIGO operează două site-uri de detector: unul lângă Hanford în estul Washingtonului și altul în apropiere de Livingston, Louisiana (prezentat aici).

Detectorul LIGO din Livingston, Louisiana. Detectorul masiv are brațe lungi de kilometri pentru a detecta întinderea și contracția minusculă a spațiului care se produce atunci când valurile gravitaționale se încolăcesc pe planeta noastră.

Detectorul LIGO este format dintr-o sursă de lumină laser, un divizor de fascicul, mai multe oglinzi și un detector de lumină. Lumina părăsește laserul, este împărțită în două fascicule perpendiculare de către un pliant, apoi parcurge distanțe egale pe brațele interferometrului până la două oglinzi, unde lumina se reflectă în jos în brațe. Ambele grinzi au lovit apoi detectorul, care este plasat vizavi de una dintre oglinzile reflectorizante. Când o undă gravitațională trece prin interferometru, ea face ca unul dintre brațe să fie ceva mai lung, iar celălalt puțin mai scurt, deoarece întinde spațiul de-a lungul unei direcții în timp ce îl comprimă de-a lungul altuia. Această schimbare infinitesimă se înregistrează în modelul de lumină care lovește lumina. detector. Nivelul de sensibilitate al LIGO este echivalent cu „măsurarea distanței până la cea mai apropiată stea (aproximativ 4,2 ani-lumină) la o precizie mai mică decât lățimea unui păr uman”, potrivit site-ului de colaborare LIGO.

Pentru a putea detecta această undă a lățimii părului, oamenii de știință merg la lungimi extreme pentru a elimina orice tulburări potențiale ale acestei configurații fin ajustate, a spus Carl Blair, un cercetător postdoctoral la LIGO care studiază opto-mecanica sau interacțiunea luminii cu sistemele mecanice.

Pentru început, brațele cu o lungime de 2,5 km (4 kilometri) se află într-unul dintre cele mai perfecte vacuumuri din lume, ceea ce înseamnă că este aproape fără molecule, deci nimic nu poate interfera cu calea fasciculului. Detectoarele sunt, de asemenea, înconjurate de tot felul de dispozitive (seismometre, magnetometre, microfoane și detectoare de raze gamma, ca să numim câteva) care măsoară tulburările din date și le elimină.

Legate de: Eclipsa solară din 1919 a lui Einstein

Orice lucru care ar putea interfera sau ar putea fi interpretat în mod greșit ca un semnal cu unde gravitaționale trebuie de asemenea să fie vânat și eliminat, a spus Blair. Aceasta include imperfecțiuni în interiorul detectorului - ceea ce este cunoscut sub numele de zgomot - sau tulburări non-astrofizice care sunt preluate de instrument - ceea ce sunt cunoscute sub numele de glitches. Fizicienii trebuie să țină cont chiar de vibrațiile atomilor care alcătuiesc oglinda detectorului și de fluctuațiile aleatoare ale curentului în electronică. La o scară mai mare, glitch-urile pot fi orice, de la un tren de marfă care trece la un corb însetat.

Și glitches-urile pot fi cu adevărat dificile pentru a face unghii în jos. Când Arnaud Pele s-a alăturat echipei de inginerie a detectoarelor de la LIGO, i s-a atribuit sarcina de a afla de unde provine o perturbare deosebit de grea: instrumentele care măsurau mișcarea pământului în jurul detectoarelor de unde gravitaționale nu înregistrau un vârf constant și nimeni știa de ce. După câteva luni de somn înfundat, el a găsit vinovatul: o stâncă neobișnuită depusă între sol și niște arcuri mecanice în cadrul unui sistem de ventilație. Din cauza rocii, arcurile nu au putut împiedica vibrația ventilatorului să apară în detector, provocând semnalul de mister. "Este o parte foarte amuzantă a meseriei mele, făcând chestiile astea de detectivi", a spus Pele. "De cele mai multe ori, sunt soluții simple." În căutarea unor vibrații infinitesim mici de la îndepărtatele universului, adevărata lucrare poate fi foarte coborâtă pe Pământ.

Cel mai important, poate, există trei detectoare: Pe lângă cel din Louisiana, există unul în Hanford, Washington și un al treilea în Italia: „Dacă ceva este real [...] trebuie să arate la fel în toți detectoarele, ", a declarat membru de colaborare LIGO Salvatore Vitale, profesor asistent de fizică la MIT. Dacă este vorba despre un tren de marfă sau o stâncă depusă sub un izvor, va apărea doar într-unul dintre cei trei detectori.

Cu toate aceste instrumente și cu niște algoritmi foarte sofisticați, oamenii de știință sunt capabili să cuantifice probabilitatea ca un semnal să fie într-adevăr o undă gravitațională. Ele pot chiar să calculeze rata falsă de alarmă pentru o anumită detectare sau posibilitatea ca semnalul exact să apară din greșeală. Unul dintre evenimentele de la începutul acestei veri, de exemplu, a avut o rată de alarmă falsă de mai puțin de o dată în 200.000 de ani, ceea ce îl face un candidat extrem de convingător. Dar va trebui să așteptăm până la finalizarea verdictului.

Raportarea pentru acest articol a fost parțial susținută de o subvenție de la Fundația Națională a Științei.

  • 9 idei despre găurile negre care vă vor arunca mintea
  • Cele 12 cele mai ciudate obiecte din univers
  • Cele mai mari mistere nesoluționate în fizică

Publicat inițial la Știința în direct.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Droguri Ucigătoare? Risc De Omucideri Legat De Medicamente
Droguri Ucigătoare? Risc De Omucideri Legat De Medicamente

Studiul Climatic: Mările În Creștere Ar Putea Șterge Multe Repere Culturale
Studiul Climatic: Mările În Creștere Ar Putea Șterge Multe Repere Culturale

10 Comploturi Teroriste Care Au Eșuat
10 Comploturi Teroriste Care Au Eșuat

Aceste Fosile Antice De Păianjen Au Încă Ochi Argintii, Strălucitoare
Aceste Fosile Antice De Păianjen Au Încă Ochi Argintii, Strălucitoare

Omg: Fapte Despre Alimentele Modificate Genetic
Omg: Fapte Despre Alimentele Modificate Genetic


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com