Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Поддерживать
www.wikidata.ru-ru.nina.az

Дете ктор гравитацио нных волн гравитационно волновой телескоп техническое устройство предназначенное для регистрации гр

Детектор гравитационных волн

Дете́ктор гравитацио́нных волн (гравитационно-волновой телескоп) — техническое устройство, предназначенное для регистрации (гравитационных волн). Согласно ОТО, гравитационные волны, образующиеся, например, в результате слияния двух чёрных дыр где-то во Вселенной, вызывают чрезвычайно слабое периодическое изменение расстояний между пробными частицами вследствие колебаний самого пространства-времени. Эти колебания пробных тел и регистрирует детектор. Кроме того, такие детекторы способны измерять гравитационные возмущения геофизической природы. Так, например, на интерферометрах (LIGO) и (VIRGO) были зарегистрированы модуляции с сидерической периодичностью.

Детектор гравитационных волн на базе двух резонаторов Фабри-Перо, поставленных под углом 90 град.

Гравитационная антенна

Наиболее распространены два типа детекторов гравитационных волн. Один из типов, впервые реализованный (Джозефом Вебером) ((Мэрилендский университет)) в 1967 году, 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 (MiniGRAIL) (Лейденский университет, Голландия), а также антенны (ALLEGRO), (AURIGA), (EXPLORER) и (NAUTILUS).

Лазерный интерферометр

В другом типе экспериментов по детектированию гравитационных волн измеряется изменение расстояния между двумя пробными массами с помощью лазерного (интерферометра Майкельсона). Использовать интерферометр Майкельсона для непосредственного обнаружения гравитационных волн впервые предложили в 1962 году советские физики (М. Е. Герценштейн) и (В. И. Пустовойт), но эта работа осталась незамеченной, а вторично эта идея была выдвинута американскими физиками в начале 1970-х годов.

Устройство интерферометрического детектора следующее: в двух длинных (длиной в несколько сот метров или даже километров) перпендикулярных друг другу вакуумных камерах подвешиваются зеркала. Когерентный свет, например 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 смещение одного из зеркал на микроскопическое расстояние (~10−16 см, что на 11 порядков меньше длины световой волны и составляет тысячные доли размера атомного ядра) приводит к тому, что компенсация двух лучей нарушается и фотодетектор улавливает свет.

В настоящее время гравитационные телескопы такого типа работают или находятся в стадии возведения в рамках американо-австралийского проекта (LIGO) (наиболее чувствительный), немецко-английского (GEO600), франко-итальянского (VIRGO) и японского (KAGRA) (LCGT):

Проект Расположение телескопа Длина плеча
KAGRA Токио, Япония 3 км
GEO600 Ганновер, Германия 0,6 км
VIRGO Пиза, Италия 3 км
LIGO Хэнфорд, шт. Вашингтон, США 4 км
(Ливингстон), шт. Луизиана, США 4 км

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

Другие типы детекторов

Описанные выше типы детекторов чувствительны к низкочастотным гравитационным волнам (до 10 кГц). Ещё более низкочастотный сигнал (10−2−10−3Гц), соответствующий периодическим источникам гравитационных волн типа тесных двойных, возможно, был зарегистрирован с помощью метода, основанного на эффекте оптико-метрического параметрического резонанса. В эксперименте используются наблюдения космических радиоисточников (мазеров) с помощью обычного радиотелескопа. 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.

Выдвинута гипотеза о возможности процесса детектирования высокочастотных гравитационных волн конденсированной диэлектрической средой путем преобразования гравитационного излучения в электромагнитное

Выдвинута гипотеза о возможности детектирования низкочастотного гравитационного излучения путём использования в качестве гравитационных антенн блоков земной коры размерами 5-7*106 см.

  • [англ.] — консорциум, созданный для управления интерферометрической антенной Virgo и связанной с ней инфраструктурой, а также для развития сотрудничества в области исследований гравитационных волн в Европе. Основан 11 декабря 2000 года французским CNRS и итальянским INFN со штаб-квартирой недалеко от Пизы, в коммуне (Кашина).
  • [англ.]
  • (Гравитационная антенна): (MiniGRAIL) и пр.
  • [англ.] — (массив) оптических телескопов (три телескопа, планируется установить ещё 12), расположенный в европейско-чилийской астрономической (обсерватории Ла-Силья), расположенной в чилийской части пустыни Атакама. Эта система специально разработана для обнаружения оптических аналогов источников гравитационных волн, обнаруженных с помощью Virgo и LIGO. Запущен в 2023 г.
  • китайский университет (Чжуншань) объявил (2016) о запуске проекта «(Тайцзи)» по изучению гравитационных волн.
  • Разрабатывается эксперимент (LISA), в котором лазерный интерферометр будет находиться в космосе, с длиной плеча 2,5 млн км и чувствительностью к сдвигу пробных масс в 20 пм.

См. также

  • (Гравитационная антенна)
  • (Einstein@Home) — проект распределённых вычислений для поиска гравитационных волн.
  •  — 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.

Примечания

  1. ЖЭТФ, 2014, том 146, вып.4 (10), стр. 779—793. Дата обращения: 19 февраля 2016. 11 марта 2016 года.
  2. ЖЭТФ, 43, 605, 1962, см. также Soviet Physics JETP, v.16, № 2, 433, 1963.
  3. (Сипаров С. В.), Самодуров В. А. Выделение составляющей излучения космического мазера, возникающей из-за гравитационно-волнового воздействия от 29 октября 2013 на Wayback Machine // Компьютерная оптика № 33 (1), 2009, с. 79.
  4. (Сипаров С. В.) A two-level atom in the field of a gravitational wave — on the possibility of parametric resonance // Astronomy & Astrophysics, № 416, 2004, с. 815—824)  (англ.) / от 24 февраля 2015 на Wayback Machine
  5. Горелик В. С., Гладышев В. О., Кауц В. Л. О генерации и детектировании высокочастотных гравитационных волн в диэлектрических средах при их возбуждении оптическим излучением от 30 мая 2019 на Wayback Machine // Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской Академии Наук. 2018. Т. 45. № 2. С. 10-21.
  6. (Брагинский В. Б.), (Митрофанов В. П.), Якимов В. Н. О методах поиска низкочастотных гравитационных волн // Проблемы теории гравитации и элементарных частиц. Выпуск 17. — М., Энергоатомиздат, 1986. — с. 6-8
  7. Европейские астрономы запустили проект BlackGEM для поисков источников гравитационных волн от 16 мая 2023 на Wayback Machine //
  8. Китайский университет Чжуншань объявил о запуске проекта по изучению гравитационных волн от 23 февраля 2016 на Wayback Machine // «Жэньминь жибао», 15.02.2016
  9. КНР начала строительство по проекту изучения гравитационных волн от 22 марта 2016 на Wayback Machine // РИА, март 2016

Ссылки

Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер

Дата публикации:
Dete ktor gravitacio nnyh voln gravitacionno volnovoj teleskop tehnicheskoe ustrojstvo prednaznachennoe dlya registracii gravitacionnyh voln Soglasno OTO gravitacionnye volny obrazuyushiesya naprimer v rezultate sliyaniya dvuh chyornyh dyr gde to vo Vselennoj vyzyvayut chrezvychajno slaboe periodicheskoe izmenenie rasstoyanij mezhdu probnymi chasticami vsledstvie kolebanij samogo prostranstva vremeni Eti kolebaniya probnyh tel i registriruet detektor Krome togo takie detektory sposobny izmeryat gravitacionnye vozmusheniya geofizicheskoj prirody Tak naprimer na interferometrah LIGO i VIRGO byli zaregistrirovany modulyacii s sidericheskoj periodichnostyu Detektor gravitacionnyh voln na baze dvuh rezonatorov Fabri Pero postavlennyh pod uglom 90 grad Gravitacionnaya antennaNaibolee rasprostraneny dva tipa detektorov gravitacionnyh voln Odin iz tipov vpervye realizovannyj Dzhozefom Veberom Merilendskij universitet v 1967 godu predstavlyaet soboj gravitacionnuyu antennu kak pravilo eto metallicheskaya massivnaya bolvanka ohlazhdyonnaya do nizkoj temperatury Razmery detektora pri padenii na nego gravitacionnoj volny izmenyayutsya i esli chastota volny sovpadaet s rezonansnoj chastotoj antenny amplituda kolebanij antenny mozhet stat nastolko bolshoj chto kolebaniya mozhno detektirovat V pionerskom eksperimente Vebera antenna predstavlyala soboj alyuminievyj cilindr dlinoj 2 m i diametrom 1 m podveshennyj na stalnyh provolochkah rezonansnaya chastota antenny sostavlyala 1660 Gc amplitudnaya chuvstvitelnost pezodatchikov 10 16 m Veber ispolzoval dva detektora rabotavshih na sovpadeniya i soobshil ob obnaruzhenii signala istochnikom kotorogo s naibolshej veroyatnostyu byl centr Galaktiki Odnako nezavisimye eksperimenty ne podtverdili nablyudenij Vebera Iz dejstvuyushih v nastoyashee vremya detektorov po takomu principu rabotaet sfericheskaya antenna MiniGRAIL Lejdenskij universitet Gollandiya a takzhe antenny ALLEGRO AURIGA EXPLORER i NAUTILUS Lazernyj interferometrV drugom tipe eksperimentov po detektirovaniyu gravitacionnyh voln izmeryaetsya izmenenie rasstoyaniya mezhdu dvumya probnymi massami s pomoshyu lazernogo interferometra Majkelsona Ispolzovat interferometr Majkelsona dlya neposredstvennogo obnaruzheniya gravitacionnyh voln vpervye predlozhili v 1962 godu sovetskie fiziki M E Gercenshtejn i V I Pustovojt no eta rabota ostalas nezamechennoj a vtorichno eta ideya byla vydvinuta amerikanskimi fizikami v nachale 1970 h godov Ustrojstvo interferometricheskogo detektora sleduyushee v dvuh dlinnyh dlinoj v neskolko sot metrov ili dazhe kilometrov perpendikulyarnyh drug drugu vakuumnyh kamerah podveshivayutsya zerkala Kogerentnyj svet naprimer lazernyj luch rassheplyaetsya idyot po obeim kameram otrazhaetsya ot zerkal vozvrashaetsya obratno i vnov soedinyaetsya V spokojnom sostoyanii dliny podobrany tak chto eti dva lucha posle vossoedineniya v poluprozrachnom zerkale gasyat drug druga destruktivno interferiruyut i osveshyonnost fotodetektora okazyvaetsya nulevoj No smeshenie odnogo iz zerkal na mikroskopicheskoe rasstoyanie 10 16 sm chto na 11 poryadkov menshe dliny svetovoj volny i sostavlyaet tysyachnye doli razmera atomnogo yadra privodit k tomu chto kompensaciya dvuh luchej narushaetsya i fotodetektor ulavlivaet svet V nastoyashee vremya gravitacionnye teleskopy takogo tipa rabotayut ili nahodyatsya v stadii vozvedeniya v ramkah amerikano avstralijskogo proekta LIGO naibolee chuvstvitelnyj nemecko anglijskogo GEO600 franko italyanskogo VIRGO i yaponskogo KAGRA LCGT Proekt Raspolozhenie teleskopa Dlina plechaKAGRA Tokio Yaponiya 3 kmGEO600 Gannover Germaniya 0 6 kmVIRGO Piza Italiya 3 kmLIGO Henford sht Vashington SShA 4 kmLivingston sht Luiziana SShA 4 km Dannye izmerenij detektorov LIGO i GEO600 obrabatyvayutsya s pomoshyu proekta Einstein Home raspredelyonnye vychisleniya na tysyachah personalnyh kompyuterov Drugie tipy detektorovOpisannye vyshe tipy detektorov chuvstvitelny k nizkochastotnym gravitacionnym volnam do 10 kGc Eshyo bolee nizkochastotnyj signal 10 2 10 3Gc sootvetstvuyushij periodicheskim istochnikam gravitacionnyh voln tipa tesnyh dvojnyh vozmozhno byl zaregistrirovan s pomoshyu metoda osnovannogo na effekte optiko metricheskogo parametricheskogo rezonansa V eksperimente ispolzuyutsya nablyudeniya kosmicheskih radioistochnikov mazerov s pomoshyu obychnogo radioteleskopa Razrabatyvayutsya i vysokochastotnye varianty detektorov gravitacionnyh voln naprimer osnovannye na vzaimnom sdvige chastot dvuh raznesyonnyh oscillyatorov ili na povorote ploskosti polyarizacii mikrovolnovogo puchka cirkuliruyushego po petlevomu volnovodu Vydvinuta gipoteza o vozmozhnosti processa detektirovaniya vysokochastotnyh gravitacionnyh voln kondensirovannoj dielektricheskoj sredoj putem preobrazovaniya gravitacionnogo izlucheniya v elektromagnitnoe Vydvinuta gipoteza o vozmozhnosti detektirovaniya nizkochastotnogo gravitacionnogo izlucheniya putyom ispolzovaniya v kachestve gravitacionnyh antenn blokov zemnoj kory razmerami 5 7 106 sm angl konsorcium sozdannyj dlya upravleniya interferometricheskoj antennoj Virgo i svyazannoj s nej infrastrukturoj a takzhe dlya razvitiya sotrudnichestva v oblasti issledovanij gravitacionnyh voln v Evrope Osnovan 11 dekabrya 2000 goda francuzskim CNRS i italyanskim INFN so shtab kvartiroj nedaleko ot Pizy v kommune Kashina angl Gravitacionnaya antenna MiniGRAIL i pr angl massiv opticheskih teleskopov tri teleskopa planiruetsya ustanovit eshyo 12 raspolozhennyj v evropejsko chilijskoj astronomicheskoj observatorii La Silya raspolozhennoj v chilijskoj chasti pustyni Atakama Eta sistema specialno razrabotana dlya obnaruzheniya opticheskih analogov istochnikov gravitacionnyh voln obnaruzhennyh s pomoshyu Virgo i LIGO Zapushen v 2023 g kitajskij universitet Chzhunshan obyavil 2016 o zapuske proekta Tajczi po izucheniyu gravitacionnyh voln Razrabatyvaetsya eksperiment LISA v kotorom lazernyj interferometr budet nahoditsya v kosmose s dlinoj plecha 2 5 mln km i chuvstvitelnostyu k sdvigu probnyh mass v 20 pm Sm takzheGravitacionnaya antenna Einstein Home proekt raspredelyonnyh vychislenij dlya poiska gravitacionnyh voln PSR B1913 16 dvojnaya sistema pulsar issledovanie kotoroj dalo pervoe kosvennoe podtverzhdenie sushestvovaniya gravitacionnyh voln PSR J0737 3039 dvojnaya sistema pulsarov issledovanie kotoroj dalo vesomoe kosvennoe podtverzhdenie sushestvovaniya gravitacionnyh voln PrimechaniyaZhETF 2014 tom 146 vyp 4 10 str 779 793 neopr Data obrasheniya 19 fevralya 2016 11 marta 2016 goda ZhETF 43 605 1962 sm takzhe Soviet Physics JETP v 16 2 433 1963 Siparov S V Samodurov V A Vydelenie sostavlyayushej izlucheniya kosmicheskogo mazera voznikayushej iz za gravitacionno volnovogo vozdejstviya ot 29 oktyabrya 2013 na Wayback Machine Kompyuternaya optika 33 1 2009 s 79 Siparov S V A two level atom in the field of a gravitational wave on the possibility of parametric resonance Astronomy amp Astrophysics 416 2004 s 815 824 angl ot 24 fevralya 2015 na Wayback Machine Gorelik V S Gladyshev V O Kauc V L O generacii i detektirovanii vysokochastotnyh gravitacionnyh voln v dielektricheskih sredah pri ih vozbuzhdenii opticheskim izlucheniem ot 30 maya 2019 na Wayback Machine Kratkie soobsheniya po fizike Fizicheskogo instituta im P N Lebedeva Rossijskoj Akademii Nauk 2018 T 45 2 S 10 21 Braginskij V B Mitrofanov V P Yakimov V N O metodah poiska nizkochastotnyh gravitacionnyh voln Problemy teorii gravitacii i elementarnyh chastic Vypusk 17 M Energoatomizdat 1986 s 6 8 Evropejskie astronomy zapustili proekt BlackGEM dlya poiskov istochnikov gravitacionnyh voln ot 16 maya 2023 na Wayback Machine Kitajskij universitet Chzhunshan obyavil o zapuske proekta po izucheniyu gravitacionnyh voln ot 23 fevralya 2016 na Wayback Machine Zhenmin zhibao 15 02 2016 KNR nachala stroitelstvo po proektu izucheniya gravitacionnyh voln ot 22 marta 2016 na Wayback Machine RIA mart 2016SsylkiProekt LIGO ot 26 yanvarya 2018 na Wayback Machine Proekt GEO600 ot 6 aprelya 2016 na Wayback Machine Proekt IGEC ot 29 noyabrya 2012 na Wayback Machine Proekt Dulkyn ot 17 dekabrya 2014 na Wayback Machine
Вершина