Pull to refresh

Comments 32

Я как раз сегодня видел в передачу BBC где показывали как учёные пытаются измерить гравитационные волны. Точнее речь шла о возможности существования гравитационных волн, которые помогут узнать больше о рождении вселенной. Был показан комплекс LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), который представляет из себя два бункера длинной 4 км каждый. Через эти бункеры проходит вакуумная трубка в которой с помощью лазера измеряют микроскопические изменения в их длинне (десять в минус восемнадцатой степени метров). Вот как эта установка выглядит:
image
Ну, надо сказать, что речь идет скорее не о «возможности существования» — традиционная наука в лице ОТО не очень этом сомневается, а именно их регистрации. И гравитационные волны инетерсны даже не только тем, что они позволят узнать больше о прошлом вселенной, но и тем, что они будут являться первым прямым доказательством ОТО (до этого все были косвенные, точнее, следствия из ОТО). Кроме того, их открытие даст толчок гравитационной астрономии — исследованию вселенной в принципиально новом виде.

Что же до LIGO — таких установок несколько: две в США, есть в Европе (поменьше), строится в Японии. Есть надежда к 17-20 году таки поймать волны (запустят новые установки)…
Ну, надо добавить, что существование гравитационных волн — тоже следствие ОТО, а не прямое доказательство (я имею в виду существование волновых решений уравнений Эйнштейна в пустом пространстве). Имеющиеся доказательства ОТО являются не косвенными, а прямыми для случая не слишком сильных полей
Я имел ввиду, что именно грав. волны являются непосредственно эффектом ОТО и никакой другой теории (гипербола, конечно) — так как они есть решение (как вы правильно сказали) уравнений ОТО, в то время как гравитационное линзирование, скажем, или тот же перигелий, могут вполне быть эффектом какой-то другой, нам пока неизвестной теории.
Перигелий, насколько я знаю, правильно предсказывается также и РТГ Логунова. А вот волны у него продольные получаются, в отличие от поперечных эйнштейновских
Ну да, в том-то и дело, что если получим возможность детектирования грав. волн — это будут именно что решения ур-я Эйнштейна, ибо конструкция детектора такая. Более того, возможность приема волн от разных источников — сверхновых, сливающихся черных дыр, сливающихся галактик — позволит уже точнее сказать, ошибается ли ОТО.
А вот если не получим — тоже интересно, потому перегилий — это же просто следствтие поправки в уравнениях классической механики, а вот из какой теории она берется — не очень ясно. Про отклонение света — тоже самое, кто его знает, какой механизм возникновения линзы, мы видим только последствия.
Насколько я помню, они не просто пытаются зафиксировать гравитационные волны (с этим-то как раз проблем нет), они пытаются из всего зафиксированного шума вычленить гравитационные колебания, которые доходят до нас от далёких массивных объектов и событий с их участием.

Причём, так как данных для анализа с этого LIGO приходит неимоверное количество, для анализа существует проект по типу SETI@Home, я вроде даже в нём какое-то время участвовал, но потом потерял надежду и забил (знаю, знаю, я малодушен).
Einstein@Home. И я участвовал, но это было давно и неправда.
сейчас, кстати, 'этот проект рассчитывает некоторые параметры пульсаров. Предполагается, что они могут быть источником гравитационных волн, и осуществленные расчеты, в купе с новым детектором, позволят повысить точность эксперимента.
Не совсем верно, зафиксировать гравитационные волны как раз очень сложно, именно потому что амплитуда, на которую они смещают пробные массы (а точнее, искривляют метрику пространства) чрезвычайно мала. И разумеется, очень много различного постороннего шума на них. Чтобы определить, что зафиксированна именно волна, а не просто какие-то колебания (от приливных волн, например), нужно иметь корелляцию между антеннами — так как сигнал должен действовать на все из них с разной задержкой. Кроме того, нужно совпадение этой волны с некоторым астрофизическим событием.

Массивы данных огромные, LIGO работала на протяжении нескольких лет в непрерывном режиме, так что для этого и существуют проект einstein@home.
Да всё верно, спасибо.

Просто недавно было какое-то исследование, где учёные обнаружили искривление пространства массой земли. Там вроде бы для этого использовалась прецессия орбиты гироскопов на спутнике. Тогда кто-то писал что де «вот очередное доказательство правоты Эйнштейна». Вот то событие у меня почему-то в памяти пересекается с доказательством существования гравитационных волн.
Кстати, а почему это исследование не считается доказательством ОТО?.. На сколько я понял, ученные ищут подтверждение именно того, что метрика пространства изменяется под действием массы — тем самым обуславливая гравитацию.
Потому что искривление метрики — может быть подтверждением не только ОТО, а многих других теорий, в которых пространство искривляется массой, так как свойства этого стационарного искривления изучить сложно. Никто не сомневается, что это происходит — и прецессия перигелия Меркурия известна уже очень давно. Вопрос каким уравнениям подчиняется это искривление, а для этого нужно изучать динамику — гравитационные волны.
Хм, интересно. Никогда не смотрел на проблему под таким углом зрения. Теперь понятно, почему чувствительность детектора должна на порядок превышать предполагаемую мощность гравитационной волны (для надежного детектирования и измерения параметров).
Да, тут интересное дело еще, что чем больше чувствительность детектора — тем более далекие объекты мы увидим, так как амплитуда искривления метрики спадает линейно с расстоянием. Условно говоря, детекторы нового поколения будут видеть гораздо дальше, чем нынешние. А через одно-два поколения — фактически достигнет размеров видимой вселенной.
image
Насколько я помню теорию ЭМ поля, там падение мощности 1/(R^2) (в дальней зоне). Очень занятные волны…

Кстати, считается, что гравитационные волны способны дойти до нас и из-за «реликтового барьера». То есть с того момента, когда Вселенная была еще не прозрачной для фотонов. Есть тому подтверждения?
В том-то и хитрость гравитационных волн, что они спадают линейно, в отличие от ЭМ. Как раз в этом проявление ОТО по сути. Ну и плюс до нас доходит только квадрупольные члены (меньшие гасятся интерференцией).

А по поводу барьера — не могу сказать, не уверен. Принципиально, наверное, нет такого ограничения (с чего бы?). С другой стороны, в момент рождения должен был быть большой всплеск ГВ излучения, и мог образоваться аналог реликтового шума только для грав. волн, ниже которого уже ничего не увидеть.

момент рождения должен был быть большой всплеск ГВ

Да, но этот барьер должен быть дальше, чем реликтовый. Хотя это тоже «вилами по воде», но надежда есть. Может быть, наконец-то, узнаем о Вселенной чуть больше. А то теорий мильен, а что из них правда…
Да, похоже на Kugelblitz. Только тут как раз рассматривается чёрная дыра, которая образуется из энергии, а не из массы.
А чем принципиально геон отличается от черной дыры? Имхо нет смысла рассматривать его отдельно, — любая энергия сконцентрированная в сфере с радиусом меньше своего радиуса Шварцшильда — и вуаля, перед нами черная дыра.
Геон — это, скорее, переходное состояние между гравитационными волнами и ЧД, т.е. геоны могут быть концентрацией гравитационно-волновой энергии, которая может перейти в ЧД, а после перехода в ЧД уже неважно, что было раньше, энергия или масса, ЧД станет массивной (я так понимаю), т.е. получается масса без массы.
энергия или масса

<Зануда>Думаю корректнее говорить энергия или материя, так как по Эйнштейну энергия = масса, а не или. </Зануда>.
Тут корректно говорить именно «или», потому что имеется ввиду, что в ЧД может превратиться что угодно, но если это дело превратилосьв ЧД, то мы уже не знаем, что было источником. Поэтому я и употребил «или». Но замечание верное, просто тут идёт речь не о массе как таковой, а об энергии электромагнитной волны.
В таком контексте возможно.
Меня тут посетила мысль:
Хокинг предположил, и математически обосновал, что ЧД теряет массу посредством излучения элементарных частиц (в последствии названо излучением Хокинга). Суть такова, в пространстве постоянно образуются пары частица-античастица (на время меньше Планковского) и тут же аннигилируют, но если это происходит на границе сферы Шварцшильда — то одна частица падает на ЧД, а другая улетает. Это и есть излучение Хокинга.

Но насколько я помню, античастица — это частица с положительной массой, почему тогда речь идет об испарении, а не наращивании массы. Может ли кто-то пояснить этот момент?
Потому что пары возникают за счет собственной энергии ЧД. Если смотреть издалека на изолированную ЧД, увидим поток частиц, исходящий из нее. Ясное дело, что их источник должен терять массу согласно закону сохранения энергии-массы
возникновение пар — это постоянное и повсеместное событие, и есть следствие квантовой природы нашего мира, а не присутствия ЧД.
То что со стороны это должно выглядеть именно так, я понимаю. Меня интересует природа процесса. Как захват частицы с положительной массой может привести к потере массы ЧД? Допустим захватывается именно античастица (всегда), допустим вещество в ЧД находится именно в виде вещества, допустим античастица аннигилирует (при падении на центр ЧД) — в результате этого процесса образует квант ЭМ поля и (возможно) другие элементарные частицы, но они все равно останутся внутри ЧД, масса никуда не делась.
Дело в том, что появление пар виртуальных частиц нарушается закон сохранения энергии. Восстанавливается он при анигиляции пары виртуальных частиц (поэтому виртуальные частицы разлететься не могут).

А если одна из частиц становится реальной и улетает, то для соблюдения закона сохранения энергии эту энергию нужно откуда-то взять, например, отобрать у черной дыры. В этом случае энергии было отобрано на две частицы, а вернулась только одна, те итоговый баланс отрицательный и происходит потеря массы дыры.
Ага, кажется понял. Энергия расходуется ЧД на то, что бы «разорвать связь» виртуальной пары частиц.
Скорее на превращение виртуальных частиц в реальные и восстановление закона сохранения энергии.
понятно, спасибо за разъяснения.
Sign up to leave a comment.

Articles