የስበት ሞገዶች የተገኘበት (የተገኘበት) ኦፊሴላዊ ቀን የካቲት 11 ቀን 2016 ነው። ያኔ በዋሽንግተን በተደረገ ጋዜጣዊ መግለጫ የ LIGO ትብብር መሪዎች የተመራማሪዎች ቡድን በሰው ልጅ ታሪክ ውስጥ ለመጀመሪያ ጊዜ ይህንን ክስተት ለመመዝገብ የተሳካለት መሆኑን ያስታወቁት።
የታላቁ አንስታይን ትንቢት
ባለፈው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ (1916) ላይ እንኳን፣ አልበርት አንስታይን የስበት ሞገዶች በእርሱ በተቀረፀው የአጠቃላይ አንጻራዊነት (GR) ማዕቀፍ ውስጥ እንዳሉ ጠቁሟል። አንድ ሰው የሚደነቀው በታዋቂው የፊዚክስ ሊቅ አስደናቂ ችሎታዎች ብቻ ነው ፣ እሱም በትንሹ እውነተኛ መረጃ ፣ እንደዚህ ያሉ ብዙ መደምደሚያዎችን ማድረግ የቻለው። በሚቀጥለው ምዕተ-አመት ውስጥ ከተረጋገጡት ሌሎች በርካታ የተገመቱ አካላዊ ክስተቶች መካከል (የጊዜውን ፍሰት መቀነስ, የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮችን በስበት መስኮች አቅጣጫ መቀየር, ወዘተ) የዚህ አይነት ሞገድ መኖሩን በተግባር ማወቅ አልተቻለም ነበር. የአካላት መስተጋብር እስከ ቅርብ ጊዜ።
የስበት ኃይል ቅዠት ነው?
በአጠቃላይ፣ በብርሃንየአንፃራዊነት ፅንሰ-ሀሳብ የስበት ኃይል ተብሎ ሊጠራ አይችልም። ይህ የቦታ-ጊዜ ቀጣይነት መዛባት ወይም መዞር ውጤት ነው። ይህንን መለጠፍ የሚያሳይ ጥሩ ምሳሌ የተዘረጋ ጨርቅ ነው። በእንደዚህ አይነት ወለል ላይ በተቀመጠው ግዙፍ ነገር ክብደት ስር ማረፊያ ይፈጠራል። በዚህ ያልተለመደው አካባቢ የሚንቀሳቀሱ ሌሎች ነገሮች የእንቅስቃሴያቸውን አቅጣጫ ይለውጣሉ፣ “ተማረኩ”። እና የእቃው ክብደት የበለጠ (የክርሽኑ ዲያሜትር እና ጥልቀት የበለጠ) ፣ “የመሳብ ኃይል” ከፍ ያለ ነው። በጨርቁ ውስጥ ሲዘዋወር፣የተለያየ "ሪፕል" መልክን መመልከት ይችላሉ።
በአለም ጠፈር ላይ ተመሳሳይ የሆነ ነገር ይከሰታል። ማንኛውም በፍጥነት የሚንቀሳቀስ ግዙፍ ጉዳይ የቦታ እና የጊዜ ጥግግት መለዋወጥ ምንጭ ነው። ጉልህ የሆነ ስፋት ያለው የስበት ሞገድ፣ እጅግ በጣም ግዙፍ በሆኑ አካላት ወይም በከፍተኛ ፍጥነት በሚንቀሳቀስበት ጊዜ።
አካላዊ ባህሪያት
የቦታ-ጊዜ መለኪያ መዋዠቅ እራሳቸውን በስበት መስክ ለውጦች ያሳያሉ። ይህ ክስተት በሌላ መልኩ የጠፈር ጊዜ ሞገዶች ይባላል። የስበት ሞገድ በተጋጠሙት አካላት እና ነገሮች ላይ ይሠራል, ይጨመቃል እና ይዘረጋቸዋል. የተበላሹ እሴቶቹ በጣም ትንሽ ናቸው - ከመጀመሪያው መጠን ወደ 10-21 ። ይህንን ክስተት ለመለየት የሚያስቸግረው ችግር ተመራማሪዎቹ አግባብ ባለው መሳሪያ በመታገዝ እንዴት መለካት እና መመዝገብ እንደሚችሉ መማር ነበረባቸው። የስበት ጨረር ኃይልም እጅግ በጣም ትንሽ ነው - ለጠቅላላው የስርዓተ-ፀሃይ ስርዓት ነውጥቂት ኪሎዋት።
የስበት ሞገዶች የስርጭት ፍጥነት በትንሹ የተመካው በመገናኛው ባህሪ ላይ ነው። የመወዛወዝ ስፋት ቀስ በቀስ ከምንጩ ርቀት ጋር ይቀንሳል, ነገር ግን በጭራሽ ዜሮ ላይ አይደርስም. ድግግሞሹ ከበርካታ አስር እስከ መቶዎች ኸርዝ ክልል ውስጥ ነው። በኢንተርስቴላር መካከለኛ ውስጥ ያለው የስበት ሞገዶች ፍጥነት ወደ ብርሃን ፍጥነት እየቀረበ ነው።
ሁኔታዊ ማስረጃ
ለመጀመሪያ ጊዜ የስበት ኃይል ሞገዶች መኖራቸውን በንድፈ ሃሳቡ ማረጋገጫ የተገኘው በአሜሪካዊው የስነ ፈለክ ተመራማሪ ጆሴፍ ቴይለር እና ረዳቱ ራስል ኸልዝ በ1974 ነው። ተመራማሪዎቹ የአሬሲቦ ኦብዘርቫቶሪ (ፑርቶ ሪኮ) የሬዲዮ ቴሌስኮፕን በመጠቀም የአጽናፈ ዓለሙን ስፋት በማጥናት pulsar PSR B1913 + 16 ያገኙትን የኒውትሮን ኮከቦች ሁለትዮሽ ስርዓት በቋሚ የማዕዘን ፍጥነት (የማእዘን ፍጥነት) በአንድ የጋራ ማእከል ዙሪያ የሚሽከረከሩ ናቸው ። በጣም ያልተለመደ ጉዳይ)። በየአመቱ 3.75 ሰአታት የነበረው አብዮት በ70 ms ይቀንሳል። ይህ ዋጋ የስበት ሞገዶችን ለማመንጨት በሚወጣው የኃይል ወጪ ምክንያት የእንደዚህ ዓይነቶቹ ስርዓቶች የመዞሪያ ፍጥነት መጨመርን ከሚተነብዩ የ GR እኩልታዎች መደምደሚያዎች ጋር በጣም የሚስማማ ነው። በመቀጠልም ተመሳሳይ ባህሪ ያላቸው በርካታ ድርብ ፑልሳር እና ነጭ ድንክዬዎች ተገኝተዋል። የሬዲዮ የሥነ ፈለክ ተመራማሪዎች ዲ. ቴይለር እና አር.ሁልዝ በ1993 የስበት መስኮችን ለማጥናት አዳዲስ አማራጮችን በማግኘታቸው የኖቤል ሽልማት በፊዚክስ ተሸልመዋል።
ያመለጠ የስበት ሞገድ
የመጀመሪያው መግለጫ ስለየስበት ሞገዶችን መለየት ከሜሪላንድ ዩኒቨርሲቲ ሳይንቲስት ጆሴፍ ዌበር (ዩኤስኤ) በ1969 መጣ። ለእነዚህ ዓላማዎች በሁለት ኪሎሜትር ርቀት ተለያይተው የራሱን ንድፍ ሁለት የስበት ኃይል አንቴናዎችን ተጠቅሟል. የማስተጋባት ማወቂያው በደንብ የተንቀጠቀጠ ባለ አንድ ቁራጭ ባለ ሁለት ሜትር የአሉሚኒየም ሲሊንደር ሚስጥራዊነት ያለው የፓይዞኤሌክትሪክ ዳሳሾች የተገጠመለት ነው። በዌበር ተመዝግቧል የተባለው የመወዛወዝ ስፋት ከተጠበቀው እሴት ከአንድ ሚሊዮን እጥፍ በላይ ከፍ ብሏል። የአሜሪካውን የፊዚክስ ሊቅ "ስኬት" ለመድገም ሌሎች ሳይንቲስቶች እንደነዚህ ያሉትን መሳሪያዎች በመጠቀም ያደረጉት ሙከራ አወንታዊ ውጤቶችን አላመጣም. ከጥቂት አመታት በኋላ በዚህ አካባቢ የዌበር ስራ ሊጸና እንደማይችል ታወቀ, ነገር ግን ብዙ ስፔሻሊስቶችን ወደዚህ የምርምር መስክ የሳበውን "የስበት ኃይል" እድገትን አበረታቷል. በነገራችን ላይ ጆሴፍ ዌበር እስከ ዘመኑ ፍጻሜ ድረስ የስበት ሞገዶችን እንደተቀበለ እርግጠኛ ነበር።
የመሳሪያዎችን መቀበያ ማሻሻል
በ70ዎቹ ውስጥ ሳይንቲስት ቢል ፌርባንክ (ዩኤስኤ) በፈሳሽ ሂሊየም የሚቀዘቅዘውን የስበት ሞገድ አንቴና ንድፍ SQUIDs - supersensitive magnetometers ን ሠራ። በዚያን ጊዜ የነበሩት ቴክኖሎጂዎች ፈጣሪው ምርቱን እንዲያይ አልፈቀዱለትም፣ በ"ብረት" የተገነዘቡት።
የስበት ዳሳሽ ኦሪጋ የተሰራው በናሽናል ሌግናርድ ላብራቶሪ (ፓዱዋ፣ ጣሊያን) በዚህ መንገድ ነው። ዲዛይኑ የተመሠረተው በአሉሚኒየም-ማግኒዥየም ሲሊንደር ፣ 3 ሜትር ርዝመት እና 0.6 ሜትር ዲያሜትር ያለው ሲሆን 2.3 ቶን የሚመዝን መቀበያ መሳሪያ ነው ።በገለልተኛ የቫኩም ክፍል ውስጥ ታግዷል የቀዘቀዘው ወደ ፍፁም ዜሮ። ረዳት ኪሎ ግራም ሬዞናተር እና በኮምፒዩተር ላይ የተመሰረተ የመለኪያ ኮምፕሌክስ ንዝረትን ለመጠገን እና ለመለየት ጥቅም ላይ ይውላሉ። የታወጀ መሳሪያ ትብነት 10-20.
ኢንተርፌሮሜትሮች
የስበት ሞገዶች ጣልቃገብነት ፈላጊዎች አሠራር እንደ ሚሼልሰን ኢንተርፌሮሜትር ተመሳሳይ መርሆች ላይ የተመሰረተ ነው። ከምንጩ የሚወጣው ሌዘር ጨረር በሁለት ጅረቶች ይከፈላል. ከበርካታ ነጸብራቆች እና ከመሳሪያው ትከሻዎች ጋር ከተጓዙ በኋላ, ጅረቶች እንደገና አንድ ላይ ይሰባሰባሉ, እና የመጨረሻው ጣልቃገብነት ምስል ምንም አይነት ማዛባት (ለምሳሌ, የስበት ሞገድ) በጨረራዎች ሂደት ላይ ተጽዕኖ ስለመኖሩ ለመፍረድ ይጠቅማል. በብዙ አገሮች ተመሳሳይ መሣሪያዎች ተፈጥረዋል፡
- GEO 600 (ሃኖቨር፣ ጀርመን)። የቫኩም ዋሻዎች ርዝመት 600 ሜትር ነው።
- TAMA (ጃፓን) 300ሜ ትከሻዎች
- VIRGO (ፒሳ፣ ጣሊያን) በ2007 የተጀመረ የፍራንኮ-ጣሊያን የጋራ ፕሮጀክት በ3 ኪሎ ሜትር ዋሻዎች።
- LIGO (ዩኤስኤ፣ ፓሲፊክ የባህር ዳርቻ)፣ ከ2002 ጀምሮ የስበት ኃይልን በማደን ላይ።
የመጨረሻው በበለጠ ዝርዝር ሊታሰብበት የሚገባ ነው።
LIGO የላቀ
ፕሮጀክቱ የተጀመረው ከማሳቹሴትስ የቴክኖሎጂ ተቋም እና የካሊፎርኒያ የቴክኖሎጂ ኢንስቲትዩት በተውጣጡ ሳይንቲስቶች ነው። በሉዊዚያና እና በዋሽንግተን ግዛቶች (በሊቪንግስተን እና በሃንፎርድ ከተሞች) ውስጥ በሦስት ተመሳሳይ ኢንተርፌሮሜትሮች ውስጥ በ 3 ሺህ ኪ.ሜ የሚለያዩ ሁለት ታዛቢዎችን ያካትታል። perpendicular vacuum ርዝመትዋሻዎች 4 ሺህ ሜትር ናቸው. በአሁኑ ጊዜ በአገልግሎት ላይ ያሉ ትላልቅ እንደዚህ ያሉ መዋቅሮች ናቸው. እ.ኤ.አ. እስከ 2011 ድረስ የስበት ሞገዶችን ለመለየት ብዙ ሙከራዎች ምንም ውጤት አላመጡም። የተካሄደው ጉልህ ዘመናዊነት (የላቀ LIGO) ከ 300-500 Hz ክልል ውስጥ የመሣሪያዎች ትብነት ከአምስት እጥፍ በላይ ጨምሯል, እና ዝቅተኛ ድግግሞሽ ክልል (እስከ 60 Hz) በከፍተኛ ደረጃ ማለት ይቻላል, ደርሷል. እንደዚህ ያለ የሚፈለግ ዋጋ 10-21 ። የተሻሻለው ፕሮጀክት በሴፕቴምበር 2015 የተጀመረ ሲሆን ከአንድ ሺህ በላይ ተባባሪዎች ያደረጉት ጥረት በውጤት ተሸልሟል።
የስበት ሞገዶች ተገኝተዋል
በሴፕቴምበር 14 ቀን 2015 የላቁ የ LIGO መመርመሪያዎች በ 7 ሚሴ ልዩነት ውስጥ የተመዘገቡ የስበት ሞገዶች በፕላኔታችን ላይ ከሚታዩት ዩኒቨርስ ዳርቻ ላይ ከተከሰተው ትልቁ ክስተት - የሁለት ትላልቅ ጥቁር ጉድጓዶች ከጅምላ ጋር መቀላቀል 29 እና 36 ጊዜ የፀሐይን ብዛት. ከ 1.3 ቢሊዮን ዓመታት በፊት በተካሄደው ሂደት ውስጥ, ወደ ሶስት የሶላር ቁስ አካላት በሰከንድ ክፍልፋዮች ውስጥ በስበት ኃይል ሞገዶች ላይ ጥቅም ላይ ውሏል. የመጀመርያው የስበት ሞገዶች ድግግሞሽ 35 ኸርዝ ሆኖ ተመዝግቧል፣ እና ከፍተኛው ከፍተኛ ዋጋ 250 Hz ደርሷል።
የተገኘው ውጤት ለአጠቃላይ ማረጋገጫ እና ሂደት በተደጋጋሚ ተደርገዋል፣የተገኘው መረጃ አማራጭ ትርጓሜዎች በጥንቃቄ ተቋርጠዋል። በመጨረሻም፣ ባለፈው አመት የካቲት 11፣ በአንስታይን የተተነበየው ክስተት በቀጥታ መመዝገቡ ለአለም ማህበረሰብ ይፋ ሆነ።
የተመራማሪዎችን ታይታኒክ ስራ የሚያሳየው እውነታ፡ በኢንተርፌሮሜትር ክንዶች ስፋት ላይ ያለው የመዋዠቅ መጠን 10-19m ነበር - ይህ ዋጋ ከዲያሜትሩ በጣም ያነሰ ነው። አቶም ከብርቱካን ስለሚያንስ።
የበለጠ ተስፋዎች
ግኝቱ በድጋሚ አረጋግጧል አጠቃላይ አንጻራዊነት ጽንሰ-ሀሳብ ረቂቅ ቀመሮች ስብስብ ብቻ ሳይሆን በመሠረቱ የስበት ሞገዶች እና የስበት ኃይል ይዘት ላይ አዲስ እይታ ነው።
በተጨማሪ ምርምር ሳይንቲስቶች በኤልኤስኤ ፕሮጀክት ላይ ትልቅ ተስፋ አላቸው፡ ወደ 5 ሚሊዮን ኪሎ ሜትር የሚደርስ ክንድ ያለው ግዙፍ ምህዋር ኢንተርፌሮሜትር መፍጠር፣ ጥቃቅን የሆኑ የስበት መስኮችን እንኳን መለየት ይችላል። በዚህ አቅጣጫ ውስጥ ያለው ሥራ መጠናከር ስለ አጽናፈ ሰማይ እድገት ዋና ደረጃዎች, በባህላዊ ባንዶች ውስጥ ለመመልከት አስቸጋሪ ወይም የማይቻል ሂደቶችን በተመለከተ ብዙ ሊናገር ይችላል. ወደፊት የስበት ሞገዶቻቸው የሚስተካከሉ ጥቁር ጉድጓዶች ስለ ተፈጥሮአቸው ብዙ እንደሚናገሩ ምንም ጥርጥር የለውም።
ከቢግ ባንግ በኋላ ስለአለማችን የመጀመሪያ አፍታዎች የሚናገረውን የሪሊክ ስበት ጨረሮችን ለማጥናት የበለጠ ስሱ የጠፈር መሳሪያዎች ያስፈልጋሉ። እንዲህ ዓይነቱ ፕሮጀክት አለ (ቢግ ባንግ ኦብዘርቨር)፣ ነገር ግን አተገባበሩ፣ እንደ ባለሙያዎች ገለጻ፣ ከ30-40 ዓመታት ውስጥ ሳይቀድም ይቻላል::
