Волны пространства-времени. Вновь зафиксированы волны пространства - времени.

Волны пространства-времени. Вновь зафиксированы волны пространства - времени.

Коллаборация Ligo (Laser Interferometric Gravitational Observatory) второй раз зафиксировала возмущения пространства - времени - гравитационные волны. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает в среду, 15 июня, издание Eurekalert!

Гравитационные волны, как показали ученые, возникли в результате слияния двух черных дыр, в 14 и восемь раз тяжелее солнца. Это привело к образованию массивного объекта, который тяжелее солнца в 21 раз и высвобождению энергии в форме гравитационных волн, эквивалентной одной солнечной массе

Российский физик об открытии волн пространства - времени.
Слияние черных дыр произошло 1, 4 миллиарда лет назад, а сигнал от события коллаборация зафиксировала 26 декабря 2015 года в 03: 39 по Гринвичу. Детекторы Ligo, расположенные в ливингстоне (штат луизиана) и хэнфорде (штат Вашингтон) в США обнаружили их с разницей во времени в 1, 1 миллисекунды. Это позволяет оценить местоположение источника сигнала.

Гравитационные волны впервые были зарегистрированы 14 сентября 2015 года гравитационно - волновой обсерваторией Ligo. Возмущения породила пара черных дыр (в 29 и 36 раз тяжелее солнца) перед слиянием в более массивный вращающийся гравитационный объект (в 62 раза тяжелее солнца), произошедшим 1, 3 миллиарда лет назад.

Обсерватория Ligo финансируется национальным научным фондом США и построена по предложенной в 1980 году инициативе американских физиков кипа торна и Рональда дривера. Стоимость установки оценивается в 370 миллионов долларов. Исследования осуществляются в рамках одноименной коллаборации более чем тысячью ученых из США и 14 других стран, включая Россию, представленную двумя группами из МГУ и института прикладной физики российской академии наук (нижний Новгород.

Осенью 2016 года ожидается запуск Advanced Ligo, чьи детекторы до двух раз чувствительнее Ligo. Также к концу осени к работе американской коллаборации присоединится европейская обсерватория Virgo.

Волны пространства-времени, что это. По Эйнштейну и Теории Относительности

Однако в Теории относительности гравитация рассматривается куда глубже. Согласно ей, любое тело, обладающее массой, искривляет единое временно-пространственное «полотно» — и чем больше масса, чем сильнее оно будет искривлено. Пример с камнем тут претерпевает поразительные изменения. Согласно теории относительности, брошенный камень не притягивается к Земле и летит неизменно по прямой линии — само пространство искривляется так, что по мере затухания импульса он втыкается обратно в Землю. А вращаясь, массы закручивают пространство и время вокруг себя целыми спиралями, как на водосточных сливах. Поэтому спутники вращаются вокруг планет, планеты вокруг звезд, звезды вокруг галактических центров — и так до бесконечности.

Для того чтобы понять, откуда берется гравитационная энергия, рассмотрим базовую формулу Специальной теории относительности Эйнштейна — E=mc². E тут — это кинетическая энергия тела; затраты силы, нужные для ускорения какого-либо объекта из состояния покоя. Однако в механике теории относительности оказалось, что энергия нужна даже для того, чтобы тело не двигалось! Соответственно этим положениям, любая масса подразумевает наличие в ней потенциальной энергии. Практический выход теории взаимовместимости энергии и массы нашелся в ядерной физике — относительно неподвижные, но зато тяжелые уран и плутоний создают громадное количество энергии в реакторах и бомбах.

Яблоко Ньютона искажает пространство-время Эйнштейна

Звучит невероятно, не так ли? Первоначально вся эта концепция существовала только в виде математических уравнений в тетрадях Эйнштейна. Тогда, в начале XX века, сложно было найти какие-то подтверждения этой теории, да и сейчас верится тяжело. Но сейчас теория гравитационного искажения пространства используется даже в быту. Навигационная технология GPS, вшитая во все современные телефоны, работает по принципу сверки высокоточных часов наземного устройства и спутника. Так как спутнике часы замедляются их искусственно корректируют на 38 микросекунд в день в сторону увеличения. А на телефоне, который находится на поверхности Земли, ближе к гравитационному центру, время идет заметно медленнее!

Других подтверждений искажения пространства и времени гравитацией уйма: это и гравитационное линзирование , во время которого массивные объекты искажают очертания звезд за ними, и инфракрасное смещение световых волн, тоже сперва открытое «на бумаге». Эти феномены не пылятся в кладовках человеческого знания — с их помощью выясняются истинные цвета и очертания удаленных объектов, а также разрабатываются технологии будущих межзвёздных путешествий.

Гравитационные волны в двойной системе тел в представлении художника (анимированно). Световые столбы в центре — это так называемые релятивистские струи.

Волны пространства и времени. Что такое гравитационная волна

Гравитационная волна представляет собой колебания пространства-времени — иначе говоря, распространяющуюся в нем рябь: если шарик на капроне начнет периодическое движение, то капрон, выступающий в этой аналогии пространством-временем, также начнет колебаться. Волны от движущегося в центре капроновой поверхности шарика начнут распространяться. Именно они и являются аналогами гравитационных возмущений.

Массивное тело, помещенное в пространство-время, вызывает его искривление. В частности, траектория светового луча, распространяющегося рядом с тяжелым объектом, искривляется от прямолинейной. Эффект был экспериментально подтвержден. Наглядно это можно представить, поместив тяжелый шарик на натянутый капрон: он вызовет прогиб плоской капроновой поверхности, которая в этом случае выступает аналогией пространства-времени.

Волны пространства-времени нобелевская премия. Нобелевскую премию по физике присудили за открытие гравитационных волн

Райнер Вайс, Барри Бариш и Кип Торн (которого вы хорошо знаете по работе над фильмом «Интерстеллар») получили Нобелевскую премию по физике за открытие гравитационных волн. Само объявление состоялось в Шведской академии наук.

Об экспериментальном подтверждении теории Альберта Эйнштейна о гравитационных волнах стало известно в феврале 2016 года (само открытие произошло в сентябре 2015 года) от ученых лаборатории LIGO. В ней при помощи лазера измеряли длину четырехкилометровых тоннелей (рукавов), которые уменьшались и увеличивались под влиянием гравитационных волн.

Гравитационные волны стали одной из самых горячо обсуждаемых тем прошлого года, когда физики из LIGO – двух гигантских обсерваторий, расположенных в американских штатах Луизиана и Калифорния, – объявили о том, что впервые обнаружили прямые доказательства существования так называемой ряби пространства-времени, которую около 100 лет назад предсказал Эйнштейн. Эти волны путешествуют через пространство-время со скоростью света и появляются в результате одних из самых катастрофических событий во Вселенной, таких как слияние черных дыр или взрывы звезд. Они распространяются и влияют на все известные нам измерения во Вселенной, а значит, их можно обнаружить по искажению этих измерений.

The 2017#NobelPrizein Physics is awarded “for decisive contributions to the LIGO detector and the observation of gravitational waves”pic.twitter.com/qjO5MmxmlZ

— The Nobel Prize (@NobelPrize)October 3, 2017

В середине 1970-х годов Райнер Вайс анализировал возможные источники фонового шума, который мог бы нарушать измерения, а также спроектировал детектор, лазерный интерферометр, который этот шум мог устранять. Кип Торн и Райнер Вайс уже тогда были твердо уверены, что гравитационные волны будут обнаружены и перевернут наше представление о Вселенной.

Почти сорок лет ушло на подтверждение предположения ученых. Вайс получит половину от премии в 1,1 миллиона долларов (9 миллионов шведских крон), а Торн и Бариш разделят вторую половину. Гравитационные волны также открывают новую эпоху гравитационно-волновой астрономии, которая позволит нам изучать самые экстремальные объекты во Вселенной.

Видео НАЙДЕНЫ ВОЛНЫ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ [GW 170814]

Когерентные волны это волны имеющие в любой точке пространства. 43) Интерференция волн. Стоячие волны.

Интерференция волн

Явление интерференции возникает при наложении когерент­ных волн.

Когерентные волны - это волны, имеющие одинаковые частоты, постоянную раз­ность фаз, а колебания происходят в одной плоскости.

Результат суперпозиции волн зависит от того, в каких фазах накладываются друг на друга колебания.

Постоянное во времени явление взаимного усиления и ослаб­ления колебаний в разных точках среды в результате наложения когерентных волн называется интерференцией. В результате в пространстве образуется устойчивая картина чередования об­ластей усиленных и ослабленных колебаний.

k

Если разность хода волн равна целому числу волн (т. е. четному числу по­луволн), то в точке наложения этих волн образуется интерференционный максимум.

Если разность хода волн равна нечетному числу полуволн, то в точке наложения этих волн образуется интерференционный минимум.

Если разность хода не определяется данными соотношениями, то наблюдается промежуточный результат: 0

Наличие максимума в точке С означает: происходит увеличе­ние за счет перераспределения энергии в пространстве. Так как энергия пропорциональна квадрату амплитуды , ТО при увели­чении амплитуды в 2 раза энергия увеличивается в 4 раза. Это означает, что в точку С поступает энергия в 4 раза боль­ше энергии одного вибратора при условии: энергии вибраторов равны.

Интерференция присуща волнам любой природы (механиче­ским, электромагнитным).

Стоячие волны

Если раскачивать один конец веревки с правильно подобран­ной частотой (другой ее конец закреплен), то к закрепленному концу побежит непрерывная волна, которая затем отразится с потерей полуволны. Интерференция падающей и отраженной волн приведет к возникновению стоячей волны, которая выгля­дит неподвижной.

Устойчивость стоячей волны удовлетворяет следующему условию: где L — длина веревки; п =1, 2, 3 и т.д.; v — скорость распро­странения волны, которая зависит от натяжения веревки. Стоячие волны возбуждаются в любых телах, способных со­вершать колебания.

Образование стоячих волн является резонансным явлением, которое происходит на резонансных или собственных частотах тела. Точки, где интерференция гасится, называются узлами, а точки, где интерференция усиливается,— пучностями. Помимо поперечных стоячих волн существуют еще и продольные стоячие волны.

Гравитационные волны, что дают. Гравитационные волны и «Интерстеллар»

Вчера на конференции по поводу открытия гравитационных волн Валерий Митрофанов, руководитель московской коллаборации ученых LIGO, в которую входят 8 ученых из МГУ, отметил, что сюжет фильма «Интерстеллар» хоть и фантастичен, но не так далек от действительности. А все потому, что научным консультантом был Кип Торн. Сам же Торн выразил надежду, что верит в будущие пилотируемые полеты человека к черной дыре. Пусть они случатся не так скоро, как хотелось бы, и все же сегодня это намного реальнее, чем было раньше.

Не так уж и далек день, когда люди покинут пределы нашей галактики.

Событие всколыхнуло умы миллионов людей. Небезызвестный Марк Цукерберг написал: «Обнаружение гравитационных волн — самое большое открытие в современной науке. Альберт Эйнштейн — один из моих героев, поэтому я воспринял открытие так близко. Столетие назад в рамках Общей Теории Относительности (ОТО) он предсказал существование гравитационных волн. А ведь они так малы, чтобы их обнаружить, что пришло искать их в истоках таких событий, как Большой взрыв, взрывы звезд и столкновения черных дыр. Когда ученые проанализируют полученные данные, перед нами откроется совершенной новый взгляд на космос. И, возможно, это прольет свет на происхождение Вселенной, рождение и процесс развития черных дыр. Это очень вдохновляет — думать о том, сколько жизней и усилий было положено на то, чтобы сорвать покров с этой тайны Вселенной. Этот прорыв стал возможным благодаря таланту блистательных ученых и инженеров, людей разных национальностей, а также новейшим компьютерным технологиям, которые появились только недавно. Поздравляю всех причастных. Эйнштейн бы вами гордился».

Гравитационные волны простым языком. Что такое гравитационные волны простым языком

Гравитация и всемирное тяготение – это одно и то же. Гравитационные волны являются одним из решений ОТС. Распространяться они должны со скоростью света. Излучает его любое тело, движущееся с переменным ускорением.

Например,вращается по своей орбите с переменным ускорением, направленным к звезде. И это ускорение постоянно изменяется. Солнечная система излучает энергию порядка нескольких киловатт в гравитационных волнах. Это ничтожная величина, сравнимая с 3 старыми цветными телевизорами.

Другое дело – два вращающихся вокруг друг друга пульсара (нейтронных звезды). Они вращаются по очень тесным орбитам. Такая «парочка» была обнаружена астрофизиками и наблюдалась долгое время. Объекты готовы были друг на друга упасть, что косвенно свидетельствовало, что пульсары излучают волны пространства-времени, то есть энергию в их поле.

Гравитационные волны презентация.

Гравитационные волны. Предсказаны Общей теорией относительности. Возникают при слиянии нейтронных звезд и черных дыр. А также при вращении нейтронных звезд и при эволюции тесных двойных звезд. (подробнее см. «Вокруг света» N2 2007) www.vokrugsveta.ru.

Слайд 23 из презентации «Астрономия и фундаментальная физика»

Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как…». Скачать всю презентацию «Астрономия и фундаментальная физика.ppt» можно в zip-архиве размером 6559 КБ.

Похожие презентации

краткое содержание других презентаций на тему слайда

«Механические волны 9 класс» - Природа. Г. Звук. Источник совершает колебания вдоль оси ОХ. Параметры волны. Волны в природе. Форма фронта. И волн нет и ветер стих… Всё описать не хватит слов, Весь город перекошенный. В тихую погоду - нет нас нигде, А ветер подует - бежим по воде. Источник совершает колебания вдоль оси OY перпендикулярно ОХ.

«Волны электромагнитные» - Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь. Ультрафиолетовое излучение. ?-излучение. Применение: В медицине, производстве (? -дефектоскопия). Что является источником электромагнитной волны? Рентгеновские лучи. Как ориентированы векторы Е и В по отношению друг к другу в электромагнитной волне?

«Волны» - Высота волн. Угадай, какой внеземной объект вызывает приливы и отливы? Приливы и отливы. «Волны в океане». Небольшое волнение. Прибой. Возникают под действием ветра на большом пространстве открытой воды. Периодические поднятия и опускания уровня воды. Возникают в результате подводных землетрясений, оползней, извержения подводных вулканов.

«Механические волны» - Волны переносят энергию из одной точки пространства в другую. Использование звука. Волны. Поперечные. Громкость определяется амплитудой колебаний. Виды волн. Продольные. Поглощение звука. Основные характеристики. Звуки – наши неизменные спутники. Волна давления, а также волны смещения и скорости по мере распространения затухают.

«Звуковые волны урок» - Звуковые волны. Что нового узнали на уроке. 4. Что представляет собой камертон? Тема: Звуковые волны. Звучание камертона V =440 Гц. Звук в жидкостях. Поперечные? а - жидкие б – твердые в - газообразные. Звук в газах. Цель урока: Физика 8 класс. Дисковая сирена V =200-100000 Гц. 6. В каких средах распространяются продольные волны?

«Электромагнитные волны урок» - Гамма-излучение. Какой вид излучения обладает наибольшей проникающей способностью? Отличия. Спектр электромагнитных волн. Ультрафиолетовое излучение. 1.Радиоизлучение 2.Рентгеновское 3.Ультрафиолетовое и рентгеновское 4.Радиоизлучение и инфракрасное. Радиоволны. Развитие естественно - научного миропонимания.

Гравитационные волны 2017. Гравитационные волны «нейтронных звезд»: почему это важнейшее открытие года?

На протяжении нескольких недель бурлили слухи, что ученые зафиксировали гравитационные волны — крошечную рябь в пространстве и времени — нового типа, не связанного со столкновением черных дыр. И вот мы получили окончательное подтверждение тому , что увидели подобные волны, произведенные жестоким столкновением двух массивных сверхплотных звезд в 100 миллионах световых лет от Земли.

Открытие было сделано 17 августа глобальной сетью современных гравитационно-волновых интерферометров, состоящей из двух детекторов LIGO в США и их европейского кузена Virgo в Италии. Открытие чрезвычайно важное, не в последнюю очередь потому, что помогает решить крупнейшие загадки в астрофизике — включая причину ярких вспышек, известных как «гамма-лучевые всплески», и, возможно, даже происхождения тяжелых элементов, таких как золото.

Далее — от первого лица: Мартин Хендри, профессор гравитационной астрономии и космологии Университета Глазго.

Будучи членом научной коллаборации LIGO, я пришел в восторг сразу же, как только увидел исходные данные. Следующий период был определенно самым интенсивным и бессонным, но также захватывающим, за два месяца моей карьеры.

Объявление последовало через несколько недель после того, как трем ученым присудили Нобелевскую премию по физике за их важную работу, которая привела к открытию гравитационных волн, впервые анонсированных в феврале 2016 года. С тех пор обнаружение гравитационных волн от сталкивающихся черных дыр становилось все ближе к нам — было зарегистрировано еще четыре подобных события. Но насколько нам известно, столкновение черных дыр открывает окно лишь на темную сторону Вселенной. Мы не могли бы зафиксировать свет от таких событий, имея любые инструменты.

Но GW170817 — название события 17 августа — все изменило. Потому что источником волн на этот раз были две «нейтронные звезды» — невероятно плотные остатки звезд размером с город, каждая весом больше солнца. Эти звезды носятся одна вокруг другой на гигантской скорости, а потом сливаются в ужасном столкновении, которое мы и увидели, потрясающем саму ткань пространства и времени.

Решенные загадки

Тот космический концерт был только началом. Астрономы давно подозревали, что слияние двух нейтронных звезд может быть увертюрой для короткого гамма-лучевого всплеска — мощной вспышки гамма-лучей, которые испускают больше энергии за долю секунды, чем солнце — за десять миллиардов лет. Мы наблюдали гамма-лучи уже несколько десятилетий, но не знали, что их вызывает.

Однако всего через 1,7 секунды после того, как гравитационные волны от GW170817 прибыли на Землю, спутник Fermi NASA обнаружил короткий всплеск гамма-лучей в той же области неба. LIGO и Virgo нашли дымящийся пистолет, и связь между столкновениями нейтронной звезды и короткими всплесками гамма-лучей была установлена окончательно и четко.

Сочетание гравитационно-волновых и гамма-лучевых наблюдений позволили определить положение космического взрыва с точность до 30 квадратных градусов неба — или в 100 раз большего участка, чем полная луна. Это, в свою очередь, позволило целой батарее астрономических телескопов, чувствительных к свету всего электромагнитного спектра, обыскать этот небольшой участок неба в поисках послесвечения взрыва. И они нашли его — в задней части довольно скромной галактики NGC4993, в созвездии Гидры.

В следующие дни и недели астрономы наблюдали за агонией, пока угольки от взрыва вспыхивали и гасли, прекрасным образом сливаясь в картину, описывающую так называемую «килоновую». Она рождается, когда материал, богатый субатомными частицами — нейтронами, — от изначального слияния выбрасывается на большой скорости под действием гамма-лучевого всплеска. Все это выбрасывается в окружающий космос и приводит к производству тяжелых радиоактивных элементов.

Нестабильные элементы затем распадаются до стабильного состояния с излучением радиации. Это приводит к свечению килоновой, которое мы подтвердили, составив подробную карту. Наши наблюдения также подтвердили теорию, что стабильные конечные продукты этих цепочек реакций включают обилие драгоценных металлов, таких как золото и платина. Хотя мы подозревали, что нейтронные звезды играют ключевую роль в создании этих элементов в космосе, эта гипотеза теперь кажется намного более убедительной. И в самом деле, килоновая, которая сформировалась из осколков GW170817, могла произвести золота по массе с целую Землю — 1000 триллионов тонн.

Наблюдая за килоновой «в интимной близости» впервые и видя, насколько хорошо она вписывается в разворачивающуюся астрономическую раскадровку, которая началась со слияния нейтронной звезды, астрономы осуществили огромный скачок к пониманию этих жестоких космических событий.

Мысль о том, что все мы сделаны из звездной пыли, невероятно популярна в культурном сознании — везде, от документальных фильмов до песенной лирики. Но умопомрачительная концепция о том, что золото в наших обручальных кольцах и часах Rolex сделано из нейтронной звездной пыли, еще интереснее. Еще более захватывающим является огромный потенциал, который открывается в новых радикальных подходах к изучению космоса.

Работая совместно — используя инструменты, которые работают не только по всему спектру света, но и чувствительны к гравитационным волнам и даже нейтрино — астрономы готовы полностью открыть новое окно во Вселенную. Например, они уже использовали свои наблюдения, чтобы сделать первое совместное измерение скорости расширения Вселенной, используя как гравитационные волны, так и свет.

Новые результаты последуют в ближайшее время. С этого взрыва новая увлекательная эпоха многопользовательской астрономии только начинается.