LIGO
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 2. srpna 2022; kontroly vyžadují 2 úpravy .| LIGO | |
|---|---|
| Laserový interferometr Gravitation-Wave Observatory | |
| Řídicí centrum LIGO v Hanfordu | |
| Typ | laserový interferometr gravitačních vln |
| Organizace | Vědecká spolupráce LIGO [d] |
| Umístění | Spojené státy ,LivingstonaHanford |
| Souřadnice |
30°32′49″ s. sh. 90°46′54″ Z e. a 46°27'28″ s. sh. 119°24′35″ západní délky e. |
| webová stránka | Oficiální stránka |
LIGO ( angl. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ) je laserově interferometrická observatoř gravitačních vln . Projekt navrhli v roce 1992 Kip Thorne , Ronald Drever z California Institute of Technology a Rainer Weiss z Massachusetts Institute of Technology . Projekt je financován americkou National Science Foundation . S cenou 365 milionů $ je tento projekt nejdražším projektem, který kdy fond financoval [1] .
LIGO Scientific Collaboration (LSC) je každoročně rostoucí skupinou výzkumníků : na analýze dat z LIGO a dalších observatoří pracuje asi 40 výzkumných ústavů a 600 jednotlivých vědců. Spolupráce zahrnuje i dvě vědecké skupiny z Ruska: skupinu V.P. Mitrofanova (Katedra fyziky oscilací , Fyzikální fakulta Moskevské státní univerzity , Moskva ) a skupinu akademika A. M. Sergeeva ( Institut aplikované fyziky RAS , Nižnij Novgorod ).
Dne 11. února 2016 oznámila spolupráce LIGO a VIRGO detekci gravitačních vln , ke které došlo 14. září 2015 na instalacích LIGO [2] , detekovaný signál pocházel ze sloučení dvou černých děr o hmotnostech 36 a 29 sluneční hmoty ve vzdálenosti asi 1,3 miliardy světelných let od Země, zatímco tři sluneční hmoty byly vynaloženy na záření [3] [4] [5] .
Cíle a cíle
Hlavním úkolem LIGO je experimentální detekce gravitačních vln kosmického původu. Tyto vlny byly poprvé předpovězeny v Einsteinově obecné teorii relativity v roce 1916, kdy technologie potřebná k jejich detekci ještě neexistovala. Jejich existence byla nepřímo prokázána[ upřesněte ] při studiu pulsaru PSR B1913+16 (za objev pulsaru byla vědcům v roce 1993 udělena Nobelova cena za fyziku ).
V srpnu 2002 začala observatoř LIGO pozorovat gravitační vlny. Podle očekávání je lze pozorovat v binárních systémech (srážky a interakce neutronových hvězd a černých děr ), při explozích supernov , v blízkosti pulsarů a ve zbytcích gravitačního záření generovaného Velkým třeskem . Teoreticky může observatoř zkoumat i takové hypotetické jevy, jako jsou kosmické struny a hranice domén ( angl. Domain wall , hranice oddělující oblasti dvou možných minim potenciální energie ( vakuum )).
Hvězdárna se účastní projektu Einstein@Home .
Observatoře
LIGO se skládá ze dvou observatoří: v Livingstonu ( Louisiana ) [6] a v Hanfordu (Washington) [7] , od sebe vzdálených 3002 kilometrů. Protože se očekává, že rychlost šíření gravitačních vln bude rovna rychlosti světla , udává tato vzdálenost rozdíl 10 milisekund, což vám umožní určit směr ke zdroji registrovaného signálu.
Hlavním prvkem každé observatoře je systém ve tvaru L sestávající ze dvou čtyřkilometrových ramen s vysokým vakuem uvnitř. Uvnitř takového systému je instalován modifikovaný Michelsonův interferometr , v jehož každém rameni se díky přídavným zrcadlům vyrobeným z křemenného skla vytvářejí Fabry-Perotovy rezonátory , tato zrcadla na speciálním zavěšení jsou zkušební hmoty, jejichž vzdálenost mezi nimi se mění přicházející gravitační vlnou. Prodlužuje jedno rameno a zároveň zkracuje druhé [3] .
Laserový paprsek nejprve prochází jednosměrným zrcadlem, které přenáší paprsek z laseru a odráží paprsek vracející se z interferometru, čímž působí jako výkonový recirkulátor a umožňuje použití 200wattového laseru místo 750kilowattového laseru. . Poté paprsek vstupuje do interferometru a je děličem paprsků rozdělen na dva paprsky, z nichž každý je nasměrován na odpovídající rameno interferometru a prochází Fabry-Perotovým rezonátorem asi 280krát, přičemž se opakovaně odráží na konci a začátku ramenem, což výrazně zvyšuje citlivost interferometru. Poté se ve fotodetektoru sečtou paprsky z obou ramen a dráhový rozdíl mezi nimi způsobí změnu proudu v detektoru [3] .
Současně s hlavním interferometrem lze použít "malý" interferometr. Délka ramene takového interferometru je poloviční (2 kilometry) a ostrost Fabry-Perotových rezonátorů v ramenech je stejná jako u hlavního interferometru, což odpovídá polovině doby rozpadu. Vzhledem ke zkrácení doby vyzvánění se teoreticky vypočtená citlivost malého interferometru shoduje s citlivostí hlavního interferometru na frekvencích nad 200 Hz, ale na nízkých frekvencích je dvakrát horší.
Livingstonova observatoř pracuje ve svém hlavním režimu s jediným interferometrem. V roce 2004 byl tento interferometr úspěšně modernizován instalací systému aktivního mechanického tlumení hluku založeného na hydraulických akčních členech . Takový systém poskytuje řádový útlum vibrací při frekvencích 0,1–5 Hz. V tomto pásmu jsou seismické vibrace způsobeny především mikroseismickými vlnami a antropogenními zdroji (doprava, těžba dřeva atd.)
Na Hanfordské observatoři spolu s interferometrem shodným s Livingstonovým používají také interferometr poloviční velikosti. Vzhledem k omezené seismické aktivitě v jihovýchodním Washingtonu bylo přijatelné pokračovat v používání systému pasivního potlačení hluku v Hanfordu.
Historie vědeckých startů
- 23. 8. 2002 - 9. 9. 2002 (kódové označení "S1");
- 14. února 2003 - 14. dubna 2003 ("S2");
- 31. října 2003 - 9. ledna 2004 ("S3");
- 22. února 2005 - 23. března 2005 ("S4");
- 4. listopadu 2005 - srpen 2007 ("S5");
- 7. července 2009 – 20. října 2010 („S6“);
- 18. září 2015 - 12. ledna 2016 ("O1") - první vědecké spuštění Advanced LIGO [8] [9] ;
- 30. listopadu 2016 - 25. srpna 2017 ("O2") - druhý vědecký start [10] ;
- 1. dubna 2019 – 1. října 2019 („O3a“) [11] ;
- 1. listopadu 2019 – 27. března 2020 („O3b“) [12] ;
- Začátek čtvrtého vědeckého startu je naplánován na březen 2023 [13] .
Pozorované události
- GW150914 (14. září 2015)
- GW151226 (26. prosince 2015)
- GW170104 (4. ledna 2017)
- GW170814 (14. srpna 2017)
- 2020: [1]
Projekty
Pokročilé LIGO
Předpokládá se řada vylepšení observatoře. Do roku 2014 bylo plánováno dosáhnout řádově lepší citlivosti, než je v současnosti provozováno[ kdy? ] antény. [čtrnáct]
LISA
LISA ( Eng. Laser Interferometer Space Antenna , vesmírná anténa využívající princip laserového interferometru) je společný projekt NASA a ESA , který se plánuje zkombinovat s LIGO při studiu gravitačních vln. Observatoře budou vnímat gravitační vlny na různých frekvencích (frekvence vln vnímaných LISA je o čtyři až pět řádů nižší než u LIGO), takže se získaná data budou doplňovat.
Viz také
Poznámky
Komentáře- ↑ Aktuální údaje za rok 2015. Podle oficiálního zdroje Archived 15. dubna 2016 na Wayback Machine , v budoucnu bude mít laserový paprsek před napájecím recirkulátorem výkon 200 wattů, nikoli 20 wattů jako na obrázku, navíc podle stejného zdroj Archivováno 19. dubna 2016 na Wayback Machine , oběhový výkon bude 750 kilowattů, nikoli 100 kilowattů, jako na obrázku.
- ↑ V předvečer Nobelovy ceny, zamyšlení nad tím, jak LIGO téměř nebylo postaveno . Staženo 15. 5. 2019. Archivováno z originálu 3. 5. 2019.
- ↑ Detekovány gravitační vlny, potvrzující Einsteinovu teorii - The New York Times . Získáno 28. září 2017. Archivováno z originálu 11. února 2016.
- ↑ 1 2 3 Ponyatov A. Existují! Gravitační vlny registrovány // Věda a život . - 2016. - č. 3 . - S. 2-12 .
- ↑ Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016) - Pozorování gravitačních vln ze sloučení binárních černých děr . Získáno 25. června 2020. Archivováno z originálu 11. února 2016.
- ↑ Vědci oznámili objev gravitačních vln - Gazeta.Ru . Získáno 12. února 2016. Archivováno z originálu 13. února 2016.
- ↑ Pohled z vesmíru
- ↑ Pohled z vesmíru
- ↑ Zpráva o pokroku LIGO O1 (anglicky) (odkaz není k dispozici) . LIGO (listopad 2015). Získáno 15. února 2016. Archivováno z originálu 16. února 2016.
- ↑ Igor Ivanov. Gravitační vlny jsou otevřené! . Elements of Big Science (11. února 2016). Datum přístupu: 14. února 2016. Archivováno z originálu 14. února 2016.
- ↑ Souhrn O2 . Získáno 26. srpna 2022. Archivováno z originálu dne 4. února 2022.
- ↑ O3a Souhrn . Získáno 26. srpna 2022. Archivováno z originálu dne 15. března 2022.
- ↑ Souhrn O3b . Získáno 26. srpna 2022. Archivováno z originálu dne 15. března 2022.
- ↑ LIGO, PANNA A KAGRA DODRŽUJÍCÍ BĚŽECKÉ PLÁNY . Získáno 26. srpna 2022. Archivováno z originálu dne 25. června 2022.
- ↑ Advanced LIGO (downlink) . Datum přístupu: 23. května 2011. Archivováno z originálu 24. září 2013.
Literatura
- BP Abbott a kol. LIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory // Rep. Prog. Phys. - 2009. - T. 72 , č. 7 . - S. 076901 (25 stran) .
- Thorn K. Černé díry a záhyby času. Einsteinův odvážný odkaz, Moskva: Státní nakladatelství fyzikální a matematické literatury, 2009
Odkazy
- Oficiální stránky LIGO (anglicky)
- Vědecká komunita LIGO (LSC )
- Animovaný obrázek činnosti detektoru gravitačních vln (nedostupný odkaz) . Archivováno z originálu 5. března 2011.
- Při hledání gravitačních vln. Projekt LIGO
- LIGO: pravítko s přesností na jednu desetitisícinu protonu. Populární vědecká esej. 2017-10-15
| Gravitační vlnová astronomie : detektory a dalekohledy | ||
|---|---|---|
| Podzemní interferometrické (funkční) |
| |
| Pozemní interferometrické (funkční) | ||
| Uzemněte ostatní (fungující) | ||
| Pozemní (plánované) | ||
| Prostor (plánováno) | LISA | |
| historický |
| |
| Analýza dat | einstein@home | |
| Signály ( seznam ) | ||
| Vítězové Gruberovy ceny za kosmologii | |
|---|---|
| |
 V sociálních sítích | |
|---|---|
| Slovníky a encyklopedie | |
| V bibliografických katalozích |