Gravitācijas viļņi ir viļņi laiktelpas izliekumā, kas izplatās pa kosmosu.
Tie ir šķērsvirziena viļņi, kas pārvietojas ar gaismas ātrumu, ko izstaro vardarbīgas sadursmes, kas notiek Visumā.
Praksē ir ārkārtīgi grūti tieši noteikt gravitācijas viļņu klātbūtni, jo telpas laika pagarinājums un saspiešana ir ļoti maza.
Pirmie gravitācijas viļņi ir tie, kuru rezultātā radās Visums, kā paskaidrots Lielā sprādziena teorijā.
Divu melno caurumu saplūšana un gravitācijas viļņu izplatīšanās
Gravitācijas viļņi un Einšteins
Bija Alberts Einšteins (1879-1955), kurš ieteica gravitācijas viļņu esamību Vispārējās relativitātes teorijā.
1915. gadā Einšteins bija secinājis, ka smagums tā bija laiktelpas deformācija.
Fiziķis izstrādāja teorētisko pamatu, taču nespēja pierādīt gravitācijas viļņu esamību. Tikai 100 gadus vēlāk zinātnieku aprindas svinēja viļņu sagūstīšanu.
2017. gada Nobela prēmija fizikā
2017. gada 3. oktobrī pētniekiem Raineram Veisam (MIT), Berijam Barišam un Kipam Tornam (Caltech) tika piešķirta Nobela prēmija fizikā. Pirmoreiz viņi gravitācijas viļņus atklāja 2015. gada septembrī.
Tā bija darba atzīšana, kas sākās sešdesmito gadu beigās.
Zinātnieki uzskata, ka gravitācijas viļņu uztveršana ļaus mums novērot Visumu jaunā veidā, nodrošinot plašāku izpratni par apkārtējo pasauli.
Rainers Veiss, Kips Torns un Berijs Barišs, 2017. gada Nobela prēmijas laureāti fizikā
Viļņu noteikšana 2015. gadā
Gravitācijas viļņi pirmo reizi tika atklāti Amerikas Savienotajās Valstīs 2015. gada 14. septembrī precīzi pulksten 06:50:45 (pēc Brazīlijas laika).
Kā tas notika?
Tās radās no šoka par melnie caurumi ar 36 un 29 saules masām (attiecīgi 36 Msol un 29 Msol) un notika 1,3 miljardu gaismas gadu attālumā.
Zaudējot enerģiju, tuvojas melnie caurumi, kas liek tiem griezties ātrāk.
Šī nepārtrauktā kustība viens otram apkārt liek viņiem sadurties, kā rezultātā rodas gravitācijas viļņi.
Paziņojumu par viļņu noteikšanu dažus mēnešus vēlāk, 2016. gada februārī, iesniedza projekta direktors Deivids Reitze.
Tajā pašā gadā, 2016. gada jūnijā, atkal tika atklāti gravitācijas viļņi.
Šoreiz melnie caurumi attiecīgi 14 un 8 reizes pārsniedza Saules masu (14 Msol un 8 Msol) un radās 1,4 miljardu attālumā gaismas gadu.
Klausieties šeit gravitācijas viļņu skaņu:
LIGO - gravitācijas viļņu observatorija
Pierādījums bija iespējams, pateicoties Ligo detektora projektam - Lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatorija (Gravitācijas viļņu observatorija ar lāzera interferometrijas palīdzību).
Projektā divi interferometri tika uzbūvēti Amerikas Savienotajās Valstīs, aptuveni 3000 kilometru attālumā viens no otra: viens Livingstonā, Luiziānas štatā, un otrs Hanfordā, Vašingtonā.
Sistēmu veido divas perpendikulāras rokas 4 kilometru garumā. Tam ir arī ierīces, kas novērš troksni no dažādiem viļņu avotiem, piemēram, zemestrīces.
Interferometrs sastāv no gaismas avota (lāzera), spoguļa katras rokas galā, spoguļa, kas sadala gaismas staru divās daļās, un fotodetektora.
LIGO darbība aizsākās 2002. gadā. Laikā no 2010. līdz 2015. gadam tā darbība tika pārtraukta atjaunināšanas procesa dēļ, kas, šķiet, ir darbojies, ņemot vērā, ka lielie zinātniskie sasniegumi notika tajā gadā.
LIGO - detektors Livingstonā, Luiziānā
Detektori visā pasaulē
Papildus esošajiem detektoriem Amerikas Savienotajās Valstīs ir vēl duci izplatīti 9 valstīs.
Brazīlijā mums ir Mário Šenberga gravitācijas viļņu detektors no USP Fizikas institūta. Tās celtniecības sākums datējams ar 2000. gadu un ir projekta nosaukums gravitons.
Projektā ir pētnieki no INPE (Nacionālais kosmosa pētījumu institūts), no Cefetsp (Federālais Centrs Kosmētikai) Sanpaulu tehnoloģiskā izglītība), no ITA (Aeronautikas tehnoloģiskais institūts) un Uniban (Universitāte) Bandeirante).
Ceļošana laikā
Viļņu pierādījums, bez šaubām, bija unikāls brīdis šī gadsimta zinātniekiem. Tas pavēra ceļu jauniem gravitācijas astronomijas pētījumiem.
Iespējams, šis pierādījums var dot iespēju ceļot laikā, kā tas ir filmā "Atpakaļ uz nākotni".
Lasiet arī:
- Relativitātes teorija
- Lielā sprādziena teorija
- viļņi
