• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • LIGO



    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]
    Przeczytaj także...
    Kip Thorne (ur. 1 czerwca 1940 w Logan) – amerykański fizyk teoretyczny i astrofizyk, popularyzator nauki i nauczyciel akademicki.Grawiton – hipotetyczna cząstka elementarna, która nie ma masy, ani ładunku elektrycznego i przenosi oddziaływanie grawitacyjne. Teoria grawitonu jest podstawą różnych kwantowych teorii grawitacji, będących wersją kwantowej teorii pola, ale nie Modelu Standardowego.
    Centrum sterowania detektora w Hanford
    Zachodnia odnoga detektora LIGO w Hanford

    LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) – detektor fal grawitacyjnych, grawitonów, bazujący na zasadzie interferometru Michelsona. LIGO jest wspólnym przedsięwzięciem naukowców z MIT, Caltech i wielu innych szkół wyższych.

    Wszechświat – wszystko, co fizycznie istnieje: cała przestrzeń, czas, wszystkie formy materii i energii oraz prawa fizyki i stałe fizyczne określające ich zachowanie. Słowo „wszechświat” może być też używane w innych kontekstach jako synonim słów „kosmos” (w rozumieniu filozofii), „świat” czy „natura”. W naukach ścisłych słowa „wszechświat” i „kosmos” są równoważne.Przestrzeń kosmiczna – przestrzeń poza obszarem ziemskiej atmosfery. Za granicę pomiędzy atmosferą a przestrzenią kosmiczną przyjmuje się umownie wysokość 100 km nad powierzchnią Ziemi, gdzie przebiega umowna linia Kármána. Ściśle wytyczonej granicy między przestrzenią powietrzną a przestrzenią kosmiczną nie ma. Fizycy przyjmują 80–100 km.

    Projekt jest sponsorowany przez National Science Foundation. Pomysł budowy detektora powstał w 1992, a jego pomysłodawcami byli Kip Thorne i Ronald Drever z Caltech oraz Rainer Weiss z MIT. Budowę rozpoczęto w 1996, a zakończono cztery lata później. Pierwszych badań naukowych dokonano w 2002. Koszt budowy wyniósł 365 mln USD (według cen z 2002 roku).

    Interferometr Michelsona to jeden z najczęściej stosowanych interferometrów. Posiada dwa prostopadłe do siebie ramiona. Monochromatyczne światło ze źródła A wpada do wnętrza układu i w centralnej części rozdziela się na dwie wiązki na półprzepuszczalnym zwierciadle B. Na końcu obu ramion znajdują się zwierciadła C, które zawracają bieg promieni. Jedno ze zwierciadeł dodatkowo jest ruchome i za jego pomocą zmienia się drogę optyczną jednej z wiązek w celu ustawienia interferometru. Po odbiciu obie wiązki padają ponownie na półprzepuszczalne zwierciadło, gdzie biegną już w jednym kierunku (do obserwatora D) i interferują ze sobą.LISA Pathfinder – sonda kosmiczna Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wystrzelona 3 grudnia 2015 roku. Początkowo nazywane Small Missions for Advanced Research in Technology-2 (SMART-2), przedsięwzięcie ma na celu przetestowanie rozwiązań technicznych potrzebnych do planowanej na 2034 rok misji eLISA (dawniej LISA). eLISA (od Evolved Laser Interferometer Space Antenna) jest opracowywanym przez ESA eksperymentem, służącym do wykrycia i pomiaru fal grawitacyjnych.

    Pomimo zaawansowanej aparatury, która była zainstalowana na LIGO 1, naukowcy nie zarejestrowali sygnału, który ze stuprocentową pewnością mógłby doświadczalnie potwierdzić istnienie zaburzeń pola grawitacyjnego. Naukowcy twierdzą, że było to spowodowane zbyt małą czułością zainstalowanej aparatury badawczej, gdyż była to pierwsza wersja testowa instrumentu. Problemy te miała przełamać kolejna, udoskonalona wersja LIGO.

    Proton, p (z gr. πρῶτον – "pierwsze") − trwała cząstka subatomowa z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u.Próżnia – w rozumieniu tradycyjnym pojęcie równoważne pustej przestrzeni. We współczesnej fizyce, technice oraz rozumieniu potocznym pojęcie próżni ma zupełnie odmienne konotacje.

    W 2008 podjęto decyzję o udoskonaleniu instrumentu w celu zwiększenia jego czułości 10-krotnie. Zakończenie prac i ponowne rozpoczęcie pomiarów LIGO nastąpiło we wrześniu 2015 roku.

    Spis treści

  • 1 Budowa i zasada działania
  • 2 Cele naukowe
  • 3 Odkrycie fal grawitacyjnych
  • 4 Inne detektory fal grawitacyjnych
  • 5 Zobacz też
  • 6 Uwagi
  • 7 Przypisy
  • 8 Bibliografia
  • 9 Linki zewnętrzne
  • Budowa i zasada działania[]

    Schemat budowy detektora
    Wykres porównujący zakres czułości detektorów LIGO i LISA.

    Obserwatorium LIGO to nie jedna, lecz dwie identyczne instalacje, oddalone od siebie o ponad 3 tys. kilometrów. Jedna z nich znajduje się w Hanford, w pobliżu Richland w stanie Waszyngton, a druga w Livingston w stanie Luizjana. Instalacja, która z góry wygląda jak litera L, to dwie rury o długości 4 km każda i stykające się pod kątem prostym. Każde z ramion detektora zbudowane jest z betonowej rury o średnicy 2 m, w której wnętrzu znajduje się druga rura ze stali nierdzewnej, w której panuje niemal zupełna próżnia. W miejscu, w którym rury się łączą, umiejscowiony jest laser oraz rozdzielacz wiązki świetlnej.

    Supernowa – w astronomii termin określający kilka rodzajów kosmicznych eksplozji, które powodują powstanie na niebie niezwykle jasnego obiektu, który już po kilku tygodniach bądź miesiącach staje się niemal niewidoczny. Istnieją dwie możliwe drogi prowadzące do takiego wybuchu: w jądrze masywnej gwiazdy przestały zachodzić reakcje termojądrowe i pozbawiona ciśnienia promieniowania gwiazda zaczyna zapadać się pod własnym ciężarem, lub też biały karzeł tak długo pobierał masę z sąsiedniej gwiazdy, aż przekroczył masę Chandrasekhara, co spowodowało eksplozję termojądrową. W obydwu przypadkach, następująca eksplozja supernowej z ogromną siłą wyrzuca w przestrzeń większość lub całą materię gwiazdy. Utworzona w ten sposób mgławica jest bardzo nietrwała i ulega całkowitemu zniszczeniu już po okresie kilkudziesięciu tysięcy lat, znikając zupełnie bez śladu. Z tego powodu w Drodze Mlecznej znamy obecnie zaledwie 265 pozostałości po supernowych, choć szacunkowa liczba tego rodzaju wybuchów w ciągu ostatnich kilku miliardów lat jest rzędu wielu milionów.Ogólna teoria względności (OTW) – popularna nazwa teorii grawitacji formułowanej przez Alberta Einsteina w latach 1907–1915, a opublikowanej w roku 1916.

    Dzięki rozdzielaczowi wiązka lasera zostaje rozdzielona i skierowana do obu ramion w tym samym czasie. Wiązki docierają do zwierciadeł umieszczonych na końcu każdej z rur. Aby osiągnąć maksymalną dokładność pomiaru promienie są odbijane tam i z powrotem około 100 razy, po czym zostają skierowane do fotodetektora. Następnie komputer porównuje obie wiązki lasera zarejestrowane w fotodetektorze i dzięki zjawisku interferencji wylicza różnicę dróg przebytych przez obydwie wiązki. Drogi te teoretycznie powinny być identyczne, ale jeżeli w czasie pomiaru przez Ziemię przejdzie fala grawitacyjna, wtedy jedno z ramion detektora będzie nieco dłuższe, co spowoduje, że jedna z wiązek dotrze do fotodetektora z niewielkim opóźnieniem.

    GEO600 – detektor fal grawitacyjnych, bazujący na zasadzie interferometru Michelsona. Zbudowany w roku 1995 z inicjatywy Instytutu Maxa Plancka, wydziału fizyki grawitacji (Instytut Alberta Einsteina), przy współpracy z Uniwersytetem w Hanowerze, Uniwersytetem w Cardiff oraz Uniwersytetem w Glasgow. Budżet wyniósł 6 milionów euro.Młody Technik – miesięcznik naukowo-techniczny na poziomie popularnym przeznaczony głównie dla młodzieży. Wyszło także kilka numerów specjalnych między innymi "Technika morska" (1963) i "Człowiek i kosmos" (1963).

    Trudność w detekcji fal grawitacyjnych polega na tym, że nawet największe przewidywane zaburzenia czasoprzestrzeni mogą zmienić długość ramion detektora o mniej niż jedną tysięczną część średnicy protonu. Dla porównania – to mniej więcej tak, jakby mierzyć zmiany średnicy Drogi Mlecznej (średnica około 100 tys. lat świetlnych) z dokładnością do jednego metra.

    Droga Mleczna – galaktyka spiralna z poprzeczką, w której znajduje się m.in. nasz Układ Słoneczny. Droga Mleczna nazywana jest też po prostu Galaktyką. Ale wtedy dla odróżnienia od innych galaktyk pisana wielką literą "G". Zawiera od 100 (według starszych szacunków) do 400 miliardów (według nowszych szacunków) gwiazd. Ma średnicę około 100 000 lat świetlnych i grubość ok. 1000 lat świetlnych.Czarna dziura – obszar czasoprzestrzeni, którego, z uwagi na wpływ grawitacji, nic, łącznie ze światłem, nie może opuścić. Zgodnie z ogólną teorią względności, do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana horyzontem zdarzeń, która wyznacza granicę bez powrotu. Nazywa się ją "czarną", ponieważ pochłania całkowicie światło trafiające w horyzont, nie odbijając niczego, zupełnie jak ciało doskonale czarne w termodynamice. Mechanika kwantowa przewiduje, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne o niezerowej temperaturze. Temperatura ta jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w wypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej bądź większych.

    Największym problemem przy projektowaniu i budowie LIGO było opracowanie sposobu na uniknięcie niepożądanych zakłóceń podczas pomiarów, szczególnie tych, których źródłem mogą być wstrząsy sejsmiczne, przelot samolotu w pobliżu laboratorium lub ciężkie roboty budowlane w okolicy. Każde z tych zakłóceń musi być wyeliminowane, aby pomiar był wiarygodny. W tym celu opracowano szereg systemów tłumiących drgania oraz programy komputerowe, które potrafią porównać i oddzielić zakłócenia od wyników badań.

    Interferencja (łac. inter – między + ferre – nieść) – zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali (wzmocnienia i wygaszenia) w wyniku nakładania się (superpozycji fal) dwóch lub więcej fal. Warunkiem trwałej interferencji fal jest ich spójność, czyli korelacja faz i częstotliwości.Fale grawitacyjne w ogólnej teorii względności – przemieszczająca się z prędkością światła zmarszczka w czasoprzestrzeni. W mechanice nierelatywistycznej fala ta objawia się jako rozchodzące się drgania pola grawitacyjnego. Źródłem fal grawitacyjnych jest ciało poruszające się z przyspieszeniem. Do uzyskania obserwowalnych efektów ciało musi mieć bardzo duże przyspieszenie i ogromną masę. Obiekt emitujący fale traci energię, która unoszona jest w postaci promieniowania. Kwantem promieniowania grawitacyjnego jest grawiton, hipotetyczna cząstka.

    Najważniejszym rozwiązaniem konstrukcyjnym był pomysł, aby wybudować nie jeden, ale dwa oddalone od siebie identyczne instrumenty. Ma to znaczenie, gdyż nawet kiedy w jednym LIGO dojdzie do niepożądanych zakłóceń pochodzenia ziemskiego, to drugi instrument oddalony o 3 tys. kilometrów nie zostanie zakłócony. Natomiast gdy przez Ziemię przejdzie z prędkością światła fala grawitacyjna, wywoła zmiany, które zajdą tuż po sobie w obydwu ośrodkach.

    Richland - miasto USA, w stanie Waszyngton, w hrabstwie Benton. W 2000 r. miasto to na powierzchni 97,8 km² zamieszkiwało 38 708 osób.eLISA (skrót od evolved Laser Interferometer Space Antenna, poprzednia nazwa LISA) – planowany przez ESA eksperyment w przestrzeni kosmicznej, mający na celu bezpośrednie wykrycie fal grawitacyjnych. Start misji ma nastąpić w 2034 roku.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Fotodetektor – czujnik reagujący na światło. Fotodetektory przetwarzają światło na inne sygnały, w tym na sygnały elektryczne.
    Język polski (polszczyzna) – język naturalny należący do grupy zachodniosłowiańskich (do których należą również czeski, słowacki, kaszubski, dolnołużycki, górnołużycki i wymarły połabski), stanowiących część rodziny indoeuropejskiej.
    BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) – seria eksperymentów dotyczących mikrofalowego promieniowania tła. Mają one na celu pomiar polaryzacji promieniowania tła, a w szczególności pomiar polaryzacji typu B. W eksperymentach biorą udział trzy generacje instrumentów: BICEP1, BICEP2 oraz Keck. BICEP3 jest w fazie konstrukcji. W marcu 2014 roku eksperymenty potwierdziły istnienie pierwszego typu polaryzacji typu B na poziomie r = 0 , 2 − 0 , 05 + 0 , 07 {displaystyle r=0,2_{-0,05}^{+0,07}} . Jednak w opublikowanym we wrześniu 2014 roku przez zespół pracujący przy eksperymencie Planck preprincie stwierdzono, że metodyka postępowania przy pomiarze w eksperymencie BICEP nie pozostawia "czystego" okna, w którym można by dokonać pomiaru modów B bez odjęcia emisji szumu.
    Pulsar jest rodzajem gwiazdy neutronowej wyróżniającym się tym, że wysyła w regularnych, niewielkich odstępach czasu impulsy promieniowania elektromagnetycznego (najczęściej promieniowanie radiowe).
    GW150914 – zdarzenie astronomiczne zarejestrowane przez obserwatorium LIGO. Jest to pierwsze w historii zaobserwowanie zmarszczek czasoprzestrzeni powodowanych przez fale grawitacyjne. Jest ono zarazem potwierdzeniem jednej z najważniejszych konsekwencji ogólnej teorii względności Alberta Einsteina dotyczącej istnienia fal grawitacyjnych, jak również potwierdzeniem teorii o łączeniu się czarnych dziur.
    Gwiazda neutronowa – gwiazda zdegenerowana powstała w wyniku ewolucji gwiazd o dużych masach (~ 8–10 mas Słońca). Powstają podczas wybuchu supernowej (supernowe typu II lub Ib) lub kolapsu białego karła (supernowa typu Ia) w układach podwójnych. Materia składająca się na gwiazdy neutronowe jest niezwykle gęsta, przy średnicy 10–15 km gwiazdy tego typu mają masę od 1,4 do 2,5 mas Słońca. Łyżeczka materii neutronowej ma masę ok. 6 miliardów ton .
    Laser – urządzenie emitujące promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła widzialnego, ultrafioletu lub podczerwieni, wykorzystujące zjawisko emisji wymuszonej. Nazwa jest akronimem od (ang.) Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowanie lasera jest spójne, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. W laserze łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu (zob. laser femtosekundowy).

    Reklama