คลื่นความโน้มถ่วง: มันคืออะไร การค้นพบและการตรวจจับ

คลื่นความโน้มถ่วงเป็นระลอกคลื่นในความโค้งของกาลอวกาศที่แพร่กระจายผ่านอวกาศ

พวกเขาเป็นคลื่นตามขวางที่เดินทางด้วยความเร็วของแสงที่ปล่อยออกมาจากการชนกันอย่างรุนแรงที่เกิดขึ้นในจักรวาล

ในทางปฏิบัติ เป็นเรื่องยากมากที่จะตรวจจับการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงได้โดยตรง เนื่องจากการยืดตัวและการกดทับของกาลอวกาศนั้นน้อยมาก

คลื่นความโน้มถ่วงในยุคแรกเริ่มคือคลื่นที่ส่งผลให้เกิดการกำเนิดจักรวาล ดังที่อธิบายไว้ในทฤษฎีบิ๊กแบง

การรวมตัวของสองหลุมดำและการแพร่กระจายของคลื่นความโน้มถ่วง

คลื่นความโน้มถ่วงและไอน์สไตน์

เคยเป็น Albert Einstein (พ.ศ. 2422-2498) ผู้แนะนำการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ในปี ค.ศ. 1915 ไอน์สไตน์ได้สรุปว่า แรงโน้มถ่วง มันเป็นความผิดปกติของกาลอวกาศ

นักฟิสิกส์พัฒนาพื้นฐานทางทฤษฎี แต่ล้มเหลวในการพิสูจน์การมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วง เพียง 100 ปีต่อมา ชุมชนวิทยาศาสตร์ก็เฉลิมฉลองการจับคลื่น

รางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ประจำปี 2560

เมื่อวันที่ 3 ตุลาคม 2017 นักวิจัย Rainer Weiss (MIT), Barry Barish และ Kip Thorne (Caltech) ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ พวกเขาตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรกในเดือนกันยายน 2558

เป็นการรับรู้ถึงงานที่เริ่มขึ้นในปลายทศวรรษที่หกสิบ

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการจับคลื่นความโน้มถ่วงจะช่วยให้เราสามารถสังเกตจักรวาลในรูปแบบใหม่ ซึ่งจะทำให้เข้าใจโลกรอบตัวเรามากขึ้น

Rainer Weiss, Kip Thorne และ Barry Barish ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2017

การตรวจจับคลื่นในปี 2015

ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงเป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกาเมื่อวันที่ 14 กันยายน 2015 เวลา 06:50:45 น. (เวลาบราซิเลีย)

มันเกิดขึ้นได้อย่างไร?

พวกเขาเกิดขึ้นจากความตกใจของ หลุมดำ ด้วยมวลดวงอาทิตย์ 36 และ 29 เท่า (36 Msol และ 29 Msol ตามลำดับ) และเกิดขึ้นที่ระยะทาง 1.3 พันล้านปีแสง

ขณะที่สูญเสียพลังงาน หลุมดำจะเข้าใกล้มากขึ้น ซึ่งทำให้หมุนเร็วขึ้น

การเคลื่อนที่ต่อเนื่องนี้ ทำให้เกิดการชนกัน ซึ่งส่งผลให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วง

การประกาศการตรวจจับคลื่นทำโดย David Reitze ผู้อำนวยการโครงการ เพียงไม่กี่เดือนต่อมาในเดือนกุมภาพันธ์ 2016

ในปีเดียวกันนั้น ในเดือนมิถุนายน 2559 คลื่นโน้มถ่วงถูกตรวจพบอีกครั้ง

คราวนี้หลุมดำมีมวล 14 และ 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ตามลำดับ (14 Msol และ 8 Msol) และเกิดขึ้นที่ระยะทาง 1.4 พันล้าน ปีแสง.

ฟังเสียงคลื่นความโน้มถ่วงที่นี่:

เสียงของสองหลุมดำชนกัน

LIGO - หอดูดาวคลื่นโน้มถ่วง

การพิสูจน์เป็นไปได้ด้วยโครงการเครื่องตรวจจับ Ligo - หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ (หอดูดาวคลื่นโน้มถ่วงโดย Laser Interferometry)

ในโครงการ อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์สองเครื่องถูกสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา โดยอยู่ห่างกันประมาณ 3000 กิโลเมตร แห่งหนึ่งในเมืองลิฟวิงสตัน รัฐลุยเซียนา และอีกแห่งหนึ่งในเมืองแฮนฟอร์ด รัฐวอชิงตัน

ระบบนี้ประกอบขึ้นด้วยแขนตั้งฉากสองแขนยาว 4 กิโลเมตร นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์กำจัดเสียงรบกวนจากแหล่งคลื่นต่างๆ เช่น แผ่นดินไหว

อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง (เลเซอร์) กระจกที่ปลายแขนแต่ละข้าง กระจกที่แยกลำแสงออกเป็นสองส่วน และตัวตรวจจับแสง

การดำเนินงานของ LIGO มีขึ้นตั้งแต่ปี 2545 ระหว่างปี 2010 ถึงปี 2015 การดำเนินการถูกขัดจังหวะเนื่องจากกระบวนการอัปเดต ซึ่งดูเหมือนว่าจะใช้ได้ผล โดยพิจารณาจากความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ในปีนั้น

LIGO - เครื่องตรวจจับ ใน Livingston, Louisiana

เครื่องตรวจจับทั่วโลก

นอกจากเครื่องตรวจจับที่มีอยู่ในสหรัฐอเมริกาแล้ว ยังมีอีกหลายสิบเครื่องที่กระจายอยู่ใน 9 ประเทศ

ในบราซิล เรามีเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง Mário Schenberg จากสถาบันฟิสิกส์ USP เริ่มก่อสร้างตั้งแต่ปี พ.ศ. 2543 และเป็นผลจากโครงการที่ชื่อว่า กราวิตัน.

โครงการนี้มีนักวิจัยจาก INPE (สถาบันวิจัยอวกาศแห่งชาติ) จาก Cefetsp (Federal Center for São Paulo Technological Education, ITA (Technological Institute of Aeronautics) และ Uniban (University .) บันเดรันเต).

การเดินทางข้ามเวลา

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการพิสูจน์คลื่นนั้นเป็นช่วงเวลาพิเศษเฉพาะสำหรับนักวิทยาศาสตร์ของศตวรรษนี้ นี่เป็นการเปิดทางให้การศึกษาใหม่เกี่ยวกับดาราศาสตร์โน้มถ่วง

บางทีข้อพิสูจน์นี้สามารถทำให้เกิดการเดินทางข้ามเวลาได้เช่นเดียวกับในหนัง "กลับสู่อนาคต".

อ่านด้วย:

• ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
• ทฤษฎีบิกแบง
• คลื่น