امواج گرانشی: وقتی که صدای غرش مهیب سیاهچالهها را شنیدیم
پس از دههها انتظار، امواج گرانشی برای نخستین بار به طور مستقیم آشکار شدند. این امواج گرانشی حاصل درهمفروریختن و یکی شدن دو سیاهچاله در فاصلهای بسیار دور از ما بودند که اکنون پس از گذشت 3/1 میلیارد سال، به زمین رسیدهاند.
«رصدخانه موجِ گرانشیِ تداخلِ لیزری» که به اختصار «LIGO» خوانده میشود و در ایالات متحده امریکا واقع است، رسیدن امواج گرانشی به زمین را ثبت کرد. رصدخانهای که دقیقترین ابزار اندازهگیریای است که تا کنون به دست بشر ساخته شده. و نهایتا خبر دستیابی به این موفقیت، به تازگی در کنفرانسی خبری که «بنیاد ملی علوم» امریکا به همین منظور برگزار کرده بود اعلام شد.
درباره اهمیت این موفقیت و تاثیر آن در شناخت بهتر کیهان به هیچ وجه نیازی به مبالغه نیست. صد سال پیش آلبرت اینشتین، نظریه نسبیت عام را طرح کرد و بر همین اساس امکان وجود امواج گرانشی برای نخستین بار مطرح شد. اما همین نظریه میگفت شدت این امواج بسیار کوچکتر از آن است که با تکنولوژی آن زمان به طور مستقیم قابل آشکارسازی باشند. بنابراین آشکارسازی مستقیم امواج گرانشی، چالشی بسیار بزرگ و جذاب پیش روی فیزیکدانان تجربی بود. چالشی که حل آن به دههها تلاش برای توسعه تکنولوژی لازم برای شناسایی این امواج نیاز داشت و اکنون فیزیکدانان میتوانند به ثمر نشستن آن تلاشها را جشن بگیرند.
اما اهمیت این موفقیت تنها در حل معمای آشکارسازی مستقیم امواج گرانشی نیست. تاکنون ما عالم را تنها از دریچه تابش الکترومغناطیسی یعنی نور، مشاهده میکردیم. امکان دریافت امواج گرانشی، پنجرهای کاملا تازه رو به عالم را برای ما باز میکند که میتواند دنیایی از شگفتی را به همراه داشته باشد. تاکنون ما فقط میتوانستیم به آسمان نگاه کنیم، از امروز میتوانیم صدایش را هم بشنویم. دیوید رایتزی، مدیر اجرایی آزمایشگاه LIGO میگوید: «چهارصد سال پیش گالیله یک تلسکوپ را رو به آسمان گرفت و عصر اخترشناسی رصدی مدرن را آغاز کرد. من فکر میکنم ما هم داریم کاری به همان اندازه مهم را انجام میدهیم. فکر میکنم که داریم پنجرهای تازه به آسمان باز میکنیم. پنجره اخترشناسی موج گرانشی.»
پیش از مشاهده مستقیم امواج گرانشی، شواهد تجربی بسیاری در تایید نسبیت عام وجود داشت که این نظریه را به جانشین قدرتمند و مناسبی برای فیزیک نیوتونی تبدیل میکرد. با این حال مشاهده مستقیم امواج گرانشی که از قبل پیش بینی شده و مورد انتظار بودند مهر تایید دیگری بر این نظریه بود که امکان آزمودن نسبیت عام را در حوزهی میدانهای گرانشی قوی فراهم ساخت. رینر وایس، از موسسان آزمایشگاه LIGO در این باره میگوید: «معادلات نسبیت عام در 1915 نوشته شده و این معادلات در حوزه میدانهای گرانشی ضعیف آزمایش شدهاند. بسیاری از آزمونهای نسبیت عام در میدانهای گرانشی زمین، خورشید و منظومه شمسی صورت گرفتهاند. همچنین این معادلات با مشاهده تپاختر دوتایی که در میدان آن ستارهای واقع شده نیز آزمایش شدهاند. و همه این میدانهای گرانشی در مقایسه با میدان گرانشی که اکنون داریم مشاهده میکنیم –گرانش سیاهچالهها- بسیار ضعیف و کوچک هستند. در این منظومهی سیاهچالهای، شدت میدان گرانشی در بالاترین حد خود قرار دارد، اما با این حال این معادلات هنوز کار میکنند. و این بسیار شگفتانگیز است.»
مشاهده مستقیم امواج گرانشی همچنین مهر تاییدی بود بر وجود «سیاهچالههای دوتایی ادغام شونده» که پیشتر نسبیت عام امکان وجودشان را پیشبینی کرده بود. دیوید رایتزی میگوید: «این نخستین بار است که منظومهای از این نوع، سیاهچاله دوتایی ادغام شونده، تا به حال دیده شده است و با این مشاهده ثابت شد که چنین سیستمی واقعا وجود دارد.»
اگرچه امواج گرانشی برای نخستین بار است که به طور مستقیم مشاهده میشوند اما وجود آنها به طور غیرمستقیم حدود 20 سال پیش ثابت شده بود. جوزف تیلور و راسل هالس، در سال 1974 نخستین تپاختر دوتایی را کشف کردند که امکان سنجش دقیق نسبیت عام را فراهم میکرد. نسبیت عام پیشبینی میکرد که به خاطر گرانش قوی میان دو ستاره نوترونی در منظومه تپاختر دوتایی، این دو ستاره پیوسته بخشی از انرژی خود را به صورت امواج گرانشی از دست بدهند و به یکدیگر نزدیک و نزدیکتر شوند. رصد دقیق این تپاختر دوتایی نشان داد که این دو، درست همانطور که نسبیت عام پیشبینی میکرد به هم نزدیک میشوند و انرژی از دست رفته آنها باید به صورت امواج گرانشی در فضا پخش شده باشد، اگرچه این امواج ضعیفتر از آن بودند که قابل آشکارسازی باشند. تیلور و هالس به خاطر این کشف در سال 1993 برنده جایزه نوبل فیزیک شدند.
تا اینجا ممکن است سوالات و ابهامات بسیاری داشته باشید. نگران نباشید، قصد داریم در ادامه این ابهامات را رفع کنیم (البته اگر بر آنها نیفزاییم). بیایید با «امواج گرانشی» و «نسبیت عام» شروع کنیم و بعد به سراغ LIGO و آینده آن برویم.
موج گرانشی چیست و چگونه آشکار میشود؟
تا به حال به ارتعاشات کوچکِ روی سطح آب که بر اثر پرت کردن یک سنگریزه در آن به وجود میآیند دقت کردهاید؟ این ارتعاشاتِ کوچک حلقههایی را حول نقطه برخورد تشکیل میدهند که با سرعت مشخصی شعاعشان افزایش مییابد و خبر افتادن سنگریزه در یک نقطه از سطح آب را به نقاط دور و دورتر میبرند. موج گرانشی هم چیزی شبیه این ارتعاشات است که با سرعتی مشخص (طبق نسبیت عام با سرعت نور) در فضا منتشر میشود و خبر وقوع رویدادها و برخوردهای سهمگین را از یک نقطه عالم به نقاط دیگر میبرد، هرچه موج گرانشی از چشمه دورتر شود از شدت آن کاسته میگردد. اما شباهت امواج گرانشی با ارتعاشات روی سطح آب در همین نقطه به پایان میرسد.
ماهیت امواج گرانشی به کلی با ماهیت امواج مکانیکی متفاوت است. به امواج الکترومغناطیسی شبیهتر است اما با آنها هم تفاوت دارد. موج گرانشی نه ارتعاش ذرات و نه انتشار میدان الکترومغناطیسی در فضا است. موج گرانشی منتشر شدن فشردگیها و کِشآمدگیهای فضا در خودش است.
وقتی میگوییم فضا کِش میآید به این معنی است که فاصله دو نقطه مشخص در آن افزایش مییابد و نور در زمان طولانیتری فاصله بین آن دو نقطه را طی میکند. وقتی میگوییم فضا فشرده میشود یعنی فاصله دو نقطه مشخص در آن کاهش مییابد و نور در زمان کوتاهتری فاصله بین آن دو نقطه را طی میکند. با این توصیف باید بتوانید حدس بزنید که یک موج گرانشی چطور قابل آشکارسازی است (حداقل روی کاغذ). کافی است دو جسم را در فاصله معینی از یکدیگر قرار دهیم. هرگاه یک موج گرانشی از آن نقطه از فضا عبور کند فاصله دو جسم با فرکانسی برابر با فرکانس موج گرانشی شروع به کم و زیاد شدن و نوسان میکند. با این نوسان میتوان از وقوع رویدادی در دوردست که این موج را ساخته است باخبر شد. از روی فرکانس موج میتوان به اطلاعاتی درباره نوع رویداد و از روی شدت موج میتوان به اطلاعاتی درباره فاصله رویداد دست یافت. بعد از آن که جبهه موج به طور کامل از آن منطقه از فضا عبور کرد، نوسانِ فاصله دو جسم هم متوقف میشود.
به عنوان مثال خورشید را در منظومه شمسی خودمان در نظر بگیرید. فاصله زمین با آن 8 دقیقه نوری است یعنی اگر چیزی با سرعت نور حرکت کند 8 دقیقه طول میکشد تا از خورشید به ما برسد. اگر خورشید در یک لحظه به طور ناگهانی از صحنه عالم محو شود زمین با 8 دقیقه تاخیر در تاریکی فرو میرود. اما در مورد نیروی جاذبه چه؟ آیا نیروی جاذبهای که از سوی خورشید به زمین وارد میشود با ناپدید شدن خورشید بلافاصله قطع میگردد؟ پاسخ نسبیت عام «خیر» است. اثرات گرانشی باید از طریق امواج گرانشی منتقل شوند و امواج گرانشی هم با سرعت نور انتقال مییابند. یادمان باشد هیچ چیز نمیتواند سریعتر از نور حرکت کند. بنابراین هیچ راهی وجود ندارد که ساکنان زمین پیش از 8 دقیقه تاخیر، از ناپدید شدن خورشید مطلع شوند.
طبق نسبیت عام، هرگاه موج گرانشی از یک نقطه عبور کند، فضا در یک جهت کِش میآید و در جهتِ دیگرِ عمود بر آن فشرده میشود. یعنی اگر یک حلقه دایرهای در محل عبور امواج گرانشی قرار بگیرد به شکل یک بیضی در میآید، ابتدا قطر افقی آن کشیده میشود و قطر عمودی آن فشرده میشود و با ادامه عبور موج از آن، قطر افقی فشرده میشود و قطر عمودی کشیده میشود. تا زمانی که موج در حال عبور از آن ناحیه باشد حلقه با فرکانسی برابر با فرکانس موج، بین این دو حالت نوسان میکند.
به طور مشابه اگر یک قطعه L شکل را که از دو بازوی عمود برهم تشکیل شده در مسیر عبور امواج گرانشی قرار دهیم طول بازوهای آن شروع به نوسان خواهند کرد. ابتدا بازوی افقی کشیده و بازوی عمودی فشرده است و بعد بازوی افقی فشرده است و بازوی عمودی کشیده و قطعه L شکل بین این دو حالت نوسان خواهد کرد. نکته جالب آن است که هرچه طول بازو بلندتر باشد میزان تغییر طول آن بر اثر عبور موج گرانشی بیشتر خواهد بود و موج گرانشی راحتتر آشکار خواهد شد. اگر طول بازو یک کیلومتر باشد ممکن است با عبور موج گرانشی یک میلیمتر فشرده و کشیده شود. اما اگر طول بازو 10 کیلومتر باشد با عبور موج گرانشی 10 میلیمتر یا 1 سانتیمتر کشیده و فشرده میشود که به مراتب تغییر محسوستری است.
چگونه میشود موج گرانشی ساخت؟
پاسخ این سوال را باید در خودِ نسبیت عام جُست. نسبیت عام نظریهای است که گرانش را نه یک نیرو به معنای متعارف بلکه همارز و معادل با خمیدگی خود فضا-زمان میداند. این خمیدگی بر اثر وجود جرم یا انرژی، در بافت فضا-زمان به وجود میآید. برای ایجاد امواج گرانشی که در فواصل دور برای ناظران قابل دریافت باشند لازم است مقدار بسیار بسیار زیادی جرم و انرژی در فضایی بسیار بسیار کوچک متراکم شود، تا حدی که بتواند فضا را متلاطم کند و کمی به آن پیچ و تاب بدهد. پیچ و تابهایی که پس از ایجاد شدن براساس معادلات نسبیت عام با سرعت نور به اطراف منتشر میشوند.
چنین شرایطی برای ایجاد امواج گرانشی در اطراف ستارههای نوترونی دوتایی و سیاهچالههای دوتایی وجود دارد. ستارههای سنگین به خاطر اثر گرانشی شدید در مراحل پایانی عمرشان در خود فرومیریزند و در یک کرهی بسیار کوچک و چگال متراکم میشوند که ستاره نوترونی نامیده میشود. اگر دو ستاره نوترونی به خاطر برهمکنش گرانشی حول مرکز جرم یکدیگر در گردش باشند فاصله این دو ستاره، بسیار کوچک و سرعت چرخش آنها به دور یکدیگر بسیار بالا خواهد بود. نسبیت عام پیشبینی میکند که این سیستم دوتایی به تدریج انرژی خود را به صورت امواج گرانشی از دست خواهد داد و ستارههای نوترونی به صورت مارپیچی به یکدیگر نزدیکتر خواهند شد.
اگر با یک سفینه به نزدیکی یک منظومه سیاهچاله ای میرفتید احتمالا با چنین صحنه ای مواجه می شدید
راه دیگر برای تولید امواج گرانشی ادغام دو سیاهچاله است. ستارههای بسیار سنگین در مراحل پایانی عمرشان توان غلبه بر نیروی گرانش خود را از دست میدهند و تبدیل به سیاهچاله میشوند. دو سیاهچاله هم ممکن است مانند ستارههای نوترونی به خاطر برهمکنش گرانشی به صورت دوتایی در حال گردش به دور یکدیگر باشند و سرعت چرخش . نسبیت عام پیشبینی میکند که این دو سیاهچاله در حالی که امواج گرانشی تابش میکنند به صورت مارپیچی به یکدیگر نزدیک خواهند شد. هرچه سیاهچاله ها نزدیکتر شوند سرعت دوران آنها به دور یکدیگر و در نتیجه فرکانس امواج گرانشی منتشر شده افزایش مییابد. در نهایت این دو سیاهچاله در یکدیگر ادغام میشوند یک سیاهچاله واحد را تشکیل میدهند. اما جرم سیاهچاله نهایی کمتر از مجموع جرم دو سیاهچاله خواهد بود. بخش از جرم دو سیاهچاله در کسری از ثانیه و با شدت و توان و فرکانس بسیار بالا به صورت تابش گرانشی منتشر خواهد شد و خبر وقوع این رویداد را به نقاط دوردست عالم منتقل خواهد کرد.
با این توصیفات کاملا طبیعی است که ما در زندگی روزمره هیچگاه با امواج گرانشی مواجه نشدهایم و به قول کیپ تورن، فیزیکدان امریکایی و از بنیانگذاران LIGO، تا به حال فقط سطح آرام و شفاف دریا را دیدهایم و نه هوای طوفانی و امواج شکنندهاش را. هیچگاه در اطراف ما آن مقدار ماده و انرژی وجود نداشته است که بتواند امواج گرانشی محسوسی برایمان تولید کند، از طرفی اگر آن مقدار ماده و انرژی در اطراف ما بود شاید ما هم در آن بلعیده میشدیم و هیچگاه شانس دیدن یک موج گرانشی را پیدا نمیکردیم. به همین دلیل است که فیزیکدانان ناچار شدهاند برای شنیدن امواج ضعیف گرانشی گوشهایشان را تیز کنند و نزدیک به چهل سال زمان و سرمایه را صرف ساخت LIGO کنند. حال وقت آن رسیده است که با جزئیات بیشتر به خود پروژه LIGO بپردازیم.
LIGO چگونه کار میکند؟
«رصدخانه موجِ گرانشیِ تداخلِ لیزری» یا همان LIGO در واقع از دو آشکارساز بزرگ امواج گرانشی تشکیل شده است که نزدیک به 3000 کیلومتر از هم فاصله دارند. یکی از آنها در هانفورد واشینگتن و دیگری در لوینگستون لویزیانا واقع است. هریک از آشکارسازها مستقل از دیگری میتواند عبور امواج گرانشی را اندازه بگیرد و ثبت کند. هر آشکارساز، سازهای عظیم و L شکل است که دو تونل چهار کیلومتری عمود برهم بازوهایش را میسازند.
دقیقترین خط کشی که تا به حال ساخته شده است. این ویدئو چگونگی عملکرد آشکارسازهای LIGO را نشان می دهد.
این آشکارسازها درست مانند قطعه L شکلی که پیشتر توضیح دادیم عبور امواج گرانشی را آشکار میکنند. پرتوهای لیزر به طور مرتب در این تونلها رفت و آمد میکنند و با آینههایی که در دو سر هر تونل نصب شدهاند بازتاب میشوند. تداخل پرتوهای لیزر با یکدیگر امکان اندازهگیری کوچکترین اختلال و تغییر در فاصله آینهها بر اثر عبور امواج گرانشی را با دقتی باور نکردنی فراهم میکنند، کسری از قطر یک پروتون! حتی با وجود طول چهار کیلومتری تونلها میزان تغییر طولشان بر اثر عبور یک موج گرانشی از مرتبه قطر پروتون خواهد بود که خوشبختانه این میکروفون فوق حساس میتواند آن را بشنود.
اما حساسیت بسیار بالای آشکارساز میتواند دردسرساز هم باشد. یک موج گرانشی میتواند فاصله آینهها را از مرتبه قطر یک پروتون کم و زیاد کند در حالی که صداها و لرزشهایی که به طور معمول در محیط اطراف ما وجود دارند به مراتب از صدای امواج گرانشی بلندترند. این لرزشها و صداها عوامل مزاحم و موانع اصلی برای شنیده شدن صدای امواج گرانشی هستند. دانشمندان LIGO این را میدانستند و در طول چهل سال دست و پنجه نرم کردن با این موانع، با شناسایی دقیق آنها، کم کردن تاثیر آنها و پردازش دقیق دادههای به دست آمده از آشکارسازها و حذف دادههای مزاحم، امکان غلبه بر موانع را به دست آوردند و بالاخره موفق به شنیدن صدای ضعیف امواج گرانشی شدند.
LIGO و شنیدن صدای برخورد دو سیاهچاله
روز 14 سپتامبر، آشکارساز LIGO در لیوینگستون سیگنالی مربوط به یک موج گرانشی را دریافت کرد. درست 7 میلیثانیه بعد سیگنالی مشابه را کاوشگر واقع در هانفورد دریافت کرد. این که این سیگنال مشابه را هردو آشکارساز دریافت کرده بودند نشان میداد که این سیگنال واقعا مربوط به یک موج گرانشی است و صرفا یک اختلال محلی نیست. و اینکه آشکارساز هانفورد 7 میلیثانیه دیرتر سیگنال را دریافت کرده بود نشان میداد که این سیگنال با سرعت نور حرکت میکرده است و این مقدار زمان لازم بوده است تا سیگنال بتواند فاصله تقریبا 3000 کیلومتری بین دو آشکارساز را طی کند.
سیگنال دریافت شده یک موج نوسانکننده بود که در ابتدا شدت و فرکانس آن پایین بود اما با گذشت زمان، شدت و فرکانسَش افزایش مییافت تا اینکه در یک لحظه به بیشینه شدت و فرکانس خود میرسید و خاموش میشد. این سیگنال، مشخصه برخورد دو سیاهچاله و ادغام آنها بود. سیاهچالههای دوتایی پیش از آنکه در یکدیگر ادغام شوند موج گرانشی تابش میکردند که فرکانس و شدت آن با گذشت زمان به آهستگی افزایش مییافت اما در لحظه برخورد دو سیاهچاله شدت موج گرانشی به طور ناگهانی افزایش مییافت و خبر برخورد دو سیاهچاله را به نقاط دیگر عالم ارسال میکرد. این خبر همان چیزی بود که در لیوینگستون و هانفورد دریافت شد.
اگر می توانستیم صدای برخورد و ادغام سیاهچاله ها را بشنویم احتمالا چنین صدایی می شنیدم. “شالاپ”
با تحلیل سیگنالهای دریافت شده و از روی شدت و فرکانس آنها میشد به اطلاعات دقیقی مانند فاصله رویداد و جرم سیاهچالههای برخورد کننده دست یافت. این پردازشها نشان میداد که این سیگنال مربوط به برخورد دوسیاهچاله با جرمهای 29 و 36 برابر جرم خورشید بود. در لحظه برخورد دو سیاهچاله، بخشی از این جرم که 3 برابر جرم خورشید بود به صورت امواج گرانشی در فضا منتشر شد. این پردازشها همچنین نشان میداد که این رویداد 3/1 میلیارد سال پیش رخ داده بود.
اما خبر این موفقیت پنج ماه بعد به طور رسمی اعلام شد. دیوید رایتزی در روز اعلام خبر چنین گفت: «بررسی دقیق دادهها، بررسی دوباره آنها و تحلیل دادهها چندماه زمان برد. تکتکِ اجزای داده را بررسی کردیم، برای آنکه مطمئن شویم چیزی که دیدیم واقعاً یک موج گرانشی است و ما اشتباه نکرده باشیم. و ما متقاعد شدیم که این یک موج گرانشی است و ما اینجا هستیم تا آن را اعلام کنیم.»
آینده آشکارسازهای گرانشی
LIGO تنها آشکارساز گرانشی نیست که تا کنون ساخته شده است اما اولین آشکارسازی است که سد را شکسته است و در آینده آشکارسازهای بیشتری به آن خواهند پیوست. آشکارساز GEO600 در آلمان، VIRGO در ایتالیا، KAGRA در ژاپن و IndIGO، شعبه دیگر LIGO در هند به اتفاق آشکارسازهای LIGO، شبکهای از آشکارسازهای گرانشی را روی سطح زمین تشکیل خواهند داد که دادههایشان را با یکدیگر به اشتراک خواهند گذاشت و امکان تعیین دقیق محل وقوع رویدادهای گرانشی در کیهان را فراهم خواهند کرد.
آشکار ساز LIGO در لیوینگستون
آشکارساز LIGO در هانفورد
رصدخانه های امواج گرانشی در سراسر جهان
اما آشکارسازهای گرانشی به زمین محدود نخواهند ماند. مسیریاب LISA را سازمان فضایی اروپا، دسامبر سال گذشته به فضا پرتاب کرد و جایی میان زمین و خورشید در مدار قرار داد. این مسیریاب، راه را برای مستقر کردن نخستین آشکارساز گرانشی در فضا هموار خواهد ساخت. این آشکارساز نیز از تداخل لیزری برای آشکارسازی امواج گرانشی استفاده خواهد کرد.
-
بسیار عالی بود دستتون درد نکنه خیلی استفاده بردیم
-
استاد مخواستم بدونم با توجه به آشکار سازی امواج گرانشی آیا تئوری وجود ذرات گراویتون به کلی منتفی است؟
-
نه، ارتباطی نداره. امواج گرانشی صرفا یه تایید تجربی دیگه برای نسبیت عام هستن که وجودشون از قبل پیش بینی شده بود. پدیده غیرمنتظره ای نبودن که آشکار شدنشون بخواد بر وضعیت نظریات علمی و آیندشون تاثیر بزاره.
-
-
ببخشید از اینکه شما میفرماید “ارتباتی ندارد” درست متوجه نمیشم مگر ذرات گراویتون در مدل استاندارد حامل نیروی گرانش نیستند در صورت درست بودن این مطلب و معادلات میدان انیشتین در نسبیت عام که منجر به وجود امواج گرانشی شد اینطور استنباط میشود که امواج گرانشی مانند امواج الکترو مقناطیس ماهیت دوگانه (ذره-موج) دارند و حامل انرژی هستتند در حالی که انیشتین اینطور تصور نمیکرد. لطفا در صورت امکان بیشتر توضیع دهید ممنون
-
این مسائلی که بهش اشاره کردید وجود دارن. یعنی نسبیت عام دترمینیستیک و غیر کوانتومیه و با فیزیک کوانتومی سازگار نیست. اما هم در تایید کوانتوم و هم در تایید نسبیت عام شواهد تجربی بسیاری وجود داره و هرکدوم در حوزه خودشون بسیار خوب پدیده ها رو توصیف می کنن و جای پاشون محکمه.
اما مدل استاندارد فقط به بخش کوانتومی می پردازه و به گرانش نمی پردازه. گراویتون هم بخشی از مدل استاندارد نیست. گراویتون صرفا به عنوان یه چیزی که می تونه کمک کنه گرانش هم کوانتومی بشه و با کوانتوم سازگار شده پیشنهاد شده نه بیشتر.
خب حالا با آشکار شدن امواج گرانشی یه وجه موجی گرانش که قبلا هم غیر مستقیم دیده شده بود و اصلا انتظار میرفت دیده بشه مشاهده شد. اما آیا معنیش اینه که گرانش وجه کوانتومی نداره؟ معلوم نیست.
دیده شدن یا نشدن اثر موجی گرانش هیچ کمکی به مساله نمی کنه.
تنها اثر محتمل آشکارسازی امواج گرانشی می تونه این باشه که در آینده پدیده هایی دیده بشن که غیرمنتظره باشن و کلا بازی رو به هم بزنن.
-
-
بسیار مقاله عالی و کاملی بود مطالب هم به صورت کاملاً قابل فهم ارایه شده و برای من تحسین بر انگیز بود
-
لطفا بجز اختلالات مکانیکی در مورد علل دیگه وجود پارازیت که فرمودید محققان اونا رو شناختن و حذف کردن توضیح بدید
-
منابع نویزهایی که بر عملکرد LIGO تاثیرگذار بودن به سه دسته تقسیم میشن. ۱. نویزهای بنیادی، که شامل نویزهای گرمایی و کوانتومی میشه ۲. نویزهای فنی که به دستگاههای اندازهگیری و تجهیزات الکترونیکی مربوط میشه و ۳. نویزهای محیطی که شامل نویزهای صوتی و لرزهای و مغناطیسی میشه.
-
-
با تشکر از شما از بابت کل مقاله و جواب و انیمیشن مربوط به طرز کار آشکارگر لطفا در مورد نویزهای کوانتومی توضیح بدید
-
این آشکارسازها برای اندازهگیری تغییرات اندازه بازوها از پرتوهای لیزر استفاده میکنن و با تداخل پرتوهای لیزری که از انتهای دو بازو بازتابیده میشن میشه تغییرات اندازه بازوها رو اندازه گرفت. برای اینکه این تداخل سنج درست کار کنه لازمه که فرکانس لیزر با دقت زیادی معلوم باشه. اما هرچی فرکانس پرتو نور با دقت بیشتری مشخص بشه، شدت پرتو نور عدم قطعیت بیشتری خواهد داشت (عدم قطعیت هایزنبرگ). در واقع در نهایت در تعداد فوتونهایی که در آشکارساز اندازهگیری میشن عدم قطعیت و افت و خیزهای کوانتومی وارد میشه. و عدم قطعیت در اندازهگیری شدت تابش به عدم قطعیت و خطا در اندازهگیری تغییر طول بازوها ترجمه میشه.
هرچی شدت پرتو لیزر بیشتر باشه اثر این نویزها که بهشون نویز خلاء هم میگن کمتر میشه. اما بیشتر کردن شدت لیزر نویزهای جدیدی رو وارد سیستم میکنه. تابش الکترومغناطیسی فشار داره و میتونه به اجسام نیرو وارد کنه. پس پرتوهای لیزر هم میتونن به آینههایی که از اونها بازتابیده میشن نیرو وارد کنن و آینهها رو جابهجا کنن. این جابهجایی نویزی رو به سیستم وارد میکنه که بهش نویز فشار تابشی میگن و اندازهش با افزایش شدت تابش لیزر زیاد میشه.
پس ما الان دوتا نویز داریم: ۱) نویز خلاء و ۲) نویز فشار تابشی که بر عکس هم عمل میکنن. هرکدوم رو بخوایم کاهش بدیم اون یکی افزایش پیدا میکنه. پس باید یه نقطه بهینه بین این دوتا پیدا کرد و این دو تا نویز یه حدی روی دقتی که میشه اندازهگیریها رو انجام داد میذارن.
-
-
با تشکر از توضیح واضحی که فرمودید
تلاشها برای افزایش دقت و تعداد آشکار سازهای امواج گرانشی بیشتر از اینیکه هست به غیر از اثبات وجود این امواج و کشف برخوردهای ضعیفتر یا دورتر به چه دلایل دیگه ای میتونه باشه-
نمیدونم. فکر نکنم دلیل دیگهای داشته باشه.
-
-
در واقع قبل از کشف ذره بوزون هیگز انیشتن فکر میکرد فضا خلاء هست و موج گرانشی که ذره نداره چطور در خلاء باید منتشر بشه به خاطر همین میگفت فضا و زمان کش میاد و فشرده میشه الان میدونیم که فضا از ذرات بوزون هیگز تشکیل شده و حامل انتقال امواج هم همین ذرات هستند یعنی همین ذرات کش میان و فشرده میشن.
هیچ موجی (صدا ،نور،الکترومغناطیس و …) نمیتونه منتشر بشه مگر اینکه یا خودش از ذرات تشکیل شده باشه مثل نور و یا در محیطی از ذرات اثر بزاره و منتشر بشه مثل صدا -
باسلام اینکه امواج گرانشی بعداز سه میلیارد سال به زمین رسیده یعنی اینکه فشردگی امواج گرانشی دربعد بینهایت زمان رخ داده وهنوزم ادامه داره؟؟؟؟