Детекторы гравитационных волн


Детекторы гравитационных волн

Детектор гравитационных волн (гравитационный телескоп) — устройство, предназначенное для регистрации гравитационных волн. Согласно ОТО, гравитационные волны, образующиеся, например, в результате слияния двух чёрных дыр где-то во Вселенной, вызовут чрезвычайно слабое периодическое изменение расстояний между пробными частицами, вследствие колебания самого пространства, которое и будут регистрировать детекторы.

Наиболее распространены два типа детекторов гравитационных волн. Один из типов, впервые реализованный Джозефом Вебером (Мэрилендский университет) в 1967, представляет собой гравитационную антенну — как правило, это металлическая массивная болванка, охлаждённая до низкой температуры. Размеры детектора при падении на него гравитационной волны изменяются, и если частота волны совпадает с резонансной частотой антенны, амплитуда колебаний антенны может стать настолько большой, что колебания можно детектировать. В пионерском эксперименте Вебера антенна представляла собой алюминиевый цилиндр длиной 2 м и диаметром 1 м, подвешенный на стальных проволочках; резонансная частота антенны составляла 1660 Гц, амплитудная чувствительность пьезодатчиков — 10-16 м. Вебер использовал два детектора, работавших на совпадения, и сообщил об обнаружении сигнала, источником которого с наибольшей вероятностью был центр Галактики. Однако независимые эксперименты не подтвердили наблюдений Вебера. Из действующих в настоящее время детекторов по такому принципу работает сферическая антенна Лейденский университет, Голландия), а также антенны ALLEGRO, AURIGA, EXPLORER и NAUTILUS.

В другом типе экспериментов по детектированию гравитационных волн измеряется изменение расстояния между двумя пробными массами с помощью лазерного интерферометра Майкельсона. В двух длинных (длиной в несколько сот метров или даже километров) перпендикулярных друг другу вакуумных камерах подвешиваются зеркала. Лазерный луч расщепляется, идёт по обеим камерам, отражается от зеркал, возвращается обратно и вновь соединяется. В «спокойном» состоянии длины подобраны так, что эти два луча после воссоединения в полупрозрачном зеркале гасят друг друга (деструктивно интерферируют), и освещённость фотодетектора оказывается нулевой. Но стоит лишь какому-нибудь из зеркал сместиться на микроскопическое расстояние (причём речь идёт о расстоянии на порядки меньше световой волны — о тысячных долях размера атомного ядра), как компенсация двух лучей станет неполной и фотодетектор уловит свет.

В настоящее время гравитационные телескопы такого типа работают в рамках американо-австралийского проекта GEO600, японского TAMA-300 и итальянского VIRGO:

Проект Расположение телескопа Длина плеча
TAMA-300 Токио, Япония L = 300 м
GEO600 Ганновер, Германия L = 600 м
VIRGO Пиза, Италия L = 3 км
LIGO Хенфорд, шт. Вашингтон, США L = 2 км и 4 км
Ливингстон, шт. Луизиана, США L = 4 км

Данные измерений детекторов LIGO и GEO600 обрабатываются с помощью проекта Einstein@Home (распределённые вычисления на тысячах персональных компьютеров).

Разрабатывается эксперимент LISA, в котором лазерный интерферометр будет находиться в космосе, с длиной плеча 5 млн км и чувствительностью к сдвигу пробных масс 20 пм.

Описанные выше типы детекторов чувствительны к низкочастотным гравитационным волнам (до 10 кГц). Разрабатываются и высокочастотные варианты детекторов гравитационных волн, например, основанные на взаимном сдвиге частот двух разнесённых осцилляторов или на повороте плоскости поляризации микроволнового пучка, циркулирующего по петлевому волноводу.

См. также

  • MiniGrail — Детектор гравитационных волн
  • Гравитационная антенна
  • LCGT (англ.)
  • CLOVER telescope (англ.)
  • EGO — Европейская гравитационная обсерватория (англ.)
  • Einstein@Home — проект распределённых вычислений для поиска гравитационных волн.
  • PSR B1913+16 — двойная система — пульсар, исследование которой дало первое косвенное подтверждение существования гравитационных волн.
  • PSR J0737-3039 — двойная система пульсаров, исследование которой дало весомое косвенное подтверждение существования гравитационных волн.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Детекторы гравитационных волн" в других словарях:

  • Детектор гравитационных волн — (гравитационный телескоп)  устройство, предназначенное для регистрации гравитационных волн. Согласно ОТО, гравитационные волны, образующиеся, например, в результате слияния двух чёрных дыр где то во Вселенной, вызовут чрезвычайно слабое… …   Википедия

  • Einstein@Home — Платформа BOINC Объём загружаемого ПО 43 147 МБ Объём загружаемых данных задания 6 100 МБ Объём отправляемых данных задания 15 КБ Объём места на диске 120 МБ Используемый объём памяти 80 184 МБ Графический интерфейс да Среднее время расчёта… …   Википедия

  • Список известных учёных-релятивистов —   Это служебный список статей, созданный для координации работ по развитию темы.   Данное предупреждение не ус …   Википедия

  • Laser Interferometer Space Antenna — LISA  Laser Interferometer Space Antenna LISA  это совместный эксперимент НАСА и Европейского космического агентства по исследованию гравитационных волн. Его название расшифровывается как Laser Interferometer Space Antenna (Космическая… …   Википедия

  • Гравитационная волна — Поляризованная гравитационная волна У этого термина существуют и другие значения, см. Гравитационная волна (значения). Гравитационная волна  возмущение гравитационного поля, «рябь» …   Википедия

  • Гравитационные волны — Гравитационная волна  возмущение гравитационного поля, «рябь» ткани пространства времени, распространяющаяся со скоростью света. Гравитационные волны предсказываются общей теорией относительности и многими другими теориями гравитации, но… …   Википедия

  • Гравитационное излучение — Происхождение и эволюция гравитационных волн. Рисунок Гравитационная волна  предположительно существующее с точки зрения ОТО возмущение гравитационного поля, «рябь» ткани пространства времени, предположительно распространяющаяся со скоростью… …   Википедия

  • Известные учёные-релятивисты —       Служебный список статей, созданный для координации работ по развитию темы.   Данное предупреждение не устанавл …   Википедия

  • Астрономия — Крабовидная туманность Астрономия  наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, строение, происхождение и …   Википедия

  • LIGO — Центр управления LIGO в Хэнфорде Оригинал названия …   Википедия