Βαρυτικά κύμματα - Η οργή της μαύρης τρύπας

Τα βαρυτικά κύματα είναι μία από τις μεγαλύτερες προβλέψεις της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Στη γενική σχετικότητα, η βαρύτητα εξηγείται μέσω της καμπύλωσης του χωροχρόνου.

Ογκώδη αντικείμενα λυγίζουν τον χωροχρόνο, και η καμπυλότητα του χωροχρόνου λέει στα αντικείμενα πώς να κινηθούν. Είναι η επίδραση του καμπύλου χωροχρόνου που ονομάζουμε βαρύτητα.

Οι επιστήμονες που εργάζονται στο Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO),  (παρατηρητήριο κυμάτων βαρύτητας με συμβολόμετρο λέιζερ) αναζητούν τα  βαρυτικά κύματα. Αρχικά, είχαν προβλεφθεί το 1916 στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Επί του παρόντος, τα βαρυτικά κύματα είναι ο μόνος αμιγής μηχανισμός που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να μελετήσουμε τη στιγμή του Big Bang και την πληθωριστική περίοδο του σύμπαντος μας.

Τι είναι τα βαρυτικά κύματα;
Ένα κύμα βαρύτητας είναι ένας κυματισμός στον ιστό του χωροχρόνου.  Υποθετικά δημιουργούνται από μεγάλες βαρυτικές διαταραχές, κάτι σαν τα κύματα σε μια λίμνη. Μια καλύτερη αναλογία θα ήταν να τα συγκρίνουν με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Τα βαρυτικά κύματα, αν και ασθενέστερα από τα ηλεκτρομαγνητικά ομόλογά τους, έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορούν να περάσουν μέσα από άλλη ύλη, χωρίς να επηρεάζονται σημαντικά. Εξαιτίας αυτού, τα βαρυτικά κύματα μπορούν να μας βοηθήσουν να απαντήσουμε σε ερωτήσεις σχετικά με τη βασική κατασκευή του σύμπαντος.


Ποια είναι η παγίδα; Δεν έχουν εντοπιστεί ακόμη. Παρ΄ ότι έχει παρατηρηθεί έμμεση απόδειξη για την ύπαρξή τους, δεν έχει οριστικά αποδειχθεί ότι υπάρχουν. (Ωστόσο, μπορεί να είμαστε πολύ κοντά στην ανακάλυψη απόδειξης της ύπαρξής τους.) Ακόμη και τότε, λόγω της έλλειψης των βαρυτικών κυμάτων (λίγων σε αριθμό),  οι επιστήμονες είναι σε θέση να αποκλείσουν πολλά διαφορετικά πληθωριστικά μοντέλα που περιγράφουν τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος μας.


 

Πώς μπορούμε να τα βρούμε;
Επειδή αυτά τα κύματα στρεβλώνουν τον χωροχρόνο , οι επιστήμονες τα κυνηγούν χρησιμοποιώντας τα λέιζερ στην εγκατάσταση LIGO .

Η διάταξη LIGO, βρίσκεται στο διάστημα και  αποτελείται από τρεις συσκευές  σε απόσταση, που σχηματίζουν ένα τρίγωνο. Κάθε συσκευή εκπέμπει δύο ακτίνες laser προς τις άλλες δύο. Έτσι οι εκπεμπόμενες ακτίνες μεταξύ των τριών συσκευών σχηματίζουν ένα τρίγωνο.
   


Το τρίγωνο είναι ισοσκελές και οι δύο ακτίνες  laser που εκπέμπονται από μία συσκευή, για να φτάσουν στις άλλες δύο διανύουν τέσσερα χιλιόμετρα. Στη συνέχεια ανακλώνται πίσω στη συσκευή από την οποία προήλθαν μετρώντας έτσι τις αποστάσεις μεταξύ των συσκευών.

Σε συνθήκες μη ύπαρξης βαρυτικών κυμμάτων, οι αποστάσεις μεταξύ των τριών συσκευών παραμένουν αμετάβλητες.


Στην περίπτωση που κάποιο βαρυτικό κύμα περάσει δια μέσω της διάταξης, θα προκαλέσει παραμορφώσεις στο τρίγωνο αλλάζοντας τις αποστάσεις μεταξύ των συσκευών.

Μέσω των laser που εκπέμπονται μεταξύ των συσκευών, μετράται έτσι η αλλαγή στις αποστάσεις τους και ανιχνεύεται έτσι η ύπαρξη του βαρυτικού κύμματος που την προκάλεσε.

 Οι επιστήμονες έχουν τώρα εγκαταστήσει έναν πιο ευαίσθητο ανιχνευτή που ονομάζεται Advanced LIGO  και έχει προγραμματιστεί να τεθεί σε πλήρη λειτουργία το 2014 .


Το Advanced LIGO  θα είναι περίπου 10 φορές πιο ευαίσθητο από το LIGO και οι επιστήμονες ελπίζουν ότι αυτό θα μας δώσει περισσότερες απαντήσεις και ίσως ανακαλύψουν αυτά τα φευγαλέα κύματα . 


Ο Kip Thorn , καθηγητής φυσικής στο California Institute of Technology , πιστεύει ότι οι πρώτες ανακαλύψεις θα συμβούν μεταξύ του 2014 και του 2017 .


Φυσικά , η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων θα έχει εκτεταμένες επιπτώσεις στον κόσμο της Φυσικής . Παράδειγμα , στην περίπτωση δύο μαύρων τρυπών που βρίσκονται σε τροχιά η μία γύρω από την άλλη , θα είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε τα πάντα, από τις μάζες τους ως τις θέσεις τους στο σύμπαν - όλα από το βαρυτικό κύμα . Επί πλέον, μια τέτοια ανακάλυψη θα αποδείξει ακόμη μια περίεργη πτυχή του σύμπαντος που προβλέφθηκε από τον Einstein με τις εξισώσεις του στη σχετικότητα . (πληρ.fromquarkstoquasars.com)

THE CURIOSITY OF CAT

Σχόλια

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Η μυστηριώδης λέξη Croatoan και η χαμένη αποικία