Събота, Септември 29, 2007

Най-странните неща във Вселената: гравитационни вълни

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на гравитационните вълни. Общата теория на относителността ни казва, че гравитацията е резултат от изкривяването на тъканта на пространство-времето от масивните тела. При движението на тези тела по определен начин могат да възникнат вълни в тъканта. Тези вълни, подобно на звуковите вълни, се разпространяват във всички посоки, но със скоростта на светлината. При звуковите вълни има сгъстяване и разреждане на въздушните молекули — те пътуват през пространството, докато при гравитационните вълни самите разстояния между точките в пространството се скъсяват или удължават!

Но какво може да причинява тези гравитационни вълни? Достатъчно е някакво тяло или система да извършва ускорително движение по несиметричен начин. Например бинарна система (двойка звезди, звезда и планета...), експлозия на свръхнова (стига да не е напълно симетрична), сливане на черни дупки и др.

Гравитационните вълни могат да преминават през непрозрачни среди, което ги прави много полезни за учените. С тяхна помощ те биха могли да наблюдават сърцевините на черни дупки, които иначе са недостъпни заради плътната въртяща се материя около тях.

Съществуват изключително прецизни уреди, с които физиците търсят гравитационни вълни. Повечето са на базата на лазери, които измерват разстоянието между фиксирани точки. При преминаването на вълна те засичат слабата промяна на това разстояние. Най-чувствителният лазерен интерферометър в момента е LIGO:


LIGO Gravitational Wave Observatory

Други подобни проекти са немско-британския GEO 600, японския TAMA 300 и европейския Virgo. Подобно на програмата SETI@Home всеки може да участва в обработката на данните от LIGO като се включи в Einstein@Home. Бъдещ проект на NASA и ESA е космическата антена LISA, която скоро ще получи отделен пост.

Зад гравитационните вълни стои сериозен теоретичен апарат, но те все още остават един загадъчен феномен, който има потенциала да ни отведе една крачка по-напред към тайните на Вселената.

________
Изображение: NASA

3 бр. коментари:

Анонимен каза...

Станислав Янков:
Отново авторът на блога си е свършил отлично работата. На мен представения материал ми е кратичък (обичам по-пространни и подробни текстове), но предполагам, че за останалите потребители на блога предоставения обем информация е повече от достатъчен.

Ще се възползвам да допълня, че проблемът с гравитацията представлява сериозно предизвикателство пред физиците от дълго време. Днешните общопризнати достижения не позволяват да се обединят двата основни стълба на съвременната физика - квантовата механика и общата теория на относителността (ОТО). Проблемът лежи точно в гравитацията и не изключва нейната особеност - гравитационните вълни. Основната трудност е свързана с това, че гравитацията в ОТО се определя като изкривяване на пространство-времето, докато при квантовата механика има частици-носители на гравитационното взаимодействие (хипотетичните глуони плюс-минус Хигс-бозона, който също е все още хипотетичен).

Усилията да се преодолее споменатия гравитационен проблем и това да доведе до създаване на теория за квантовата гравитация (един от елементите на теорията за всичко съществуващо, която се опитва да обедини математически всичките четири фундаментални взаимодействия) протичат в няколко насоки. Една от насоките представлява теорията за суперструните (според мен - твърде екзотична, което би наложило същественото и` коригиране, ако тази теория въобще успее да се наложи). Друга насока представлява теорията за примковата квантова гравитация (разработвана от Аштекар, Смолин, Ровели и други). По трета насока работи Роджър Пенроуз (тя е свързана с така наречените туистори или twistors от twist-увивам. Става дума за абстрактни геометрични обекти, които се състоят от торуси, въртящи се по обръчоподобна повърхност. Торусите се свиват в общ техен кръг, който се върти със скоростта на светлината около посоката, по която се движи съответната частица като цяло. Ако не греша, с кръга от торуси се обясняваше и СПИН-овият момент на частиците. За съжаление и тук се говори за повече от обичайните измерения - четири пространствени и четири времеви. Нещо, което не приемам като подход по различни причини.).

Съществуват и други, също доста екзотични насоки. Една говори за хипотетични вакуумни клетки, които изпълват цялата Вселена след Големия взрив (вероятно става дума за доразвиване на хипотетичните квантово-механични флуктуации на планкови дължини). Друга предполага съществуването на тахиони, които се движат хиляди пъти по-бързо от светлината и се нуждаят от енергия за да спрат. Трета говори за "червееви дупки" (един вид "шлюзове" през хиперпространството)...

Едва ли във всичко изброено се крие ключът към тайните на Вселената, но познаването на по-голям брой теоретични направления маже да ни помогне да си съставим и собствени виждания по различните проблеми. (Аз имам такива, но не бих посмял да развалям чудесния блог с недоработените си лаически спекулации.)

Успехи!

Filip каза...

Благодаря за оценката. Действително за предпочитане е постовете да са по-кратки, защото в забързаното ежедневие трудно се намира време за задълбочаване. Но от друга страна коментарите са чудесно място за разширяване и дискутиране на темата.

Допълнението е повече от вярно. Само искам да уточня, че предполагаемите частици-носители на гравитационното взаимодействие се наричат гравитони.

Що се отнася до теорията на струните, тя има доста недостатъци. И това го признават самите теоретици, занимаващи се с нея. Някои от тях обаче твърдят, че тя (или М-теорията) е единствената теория, която има потенциала да ни доведе до теорията на всичко. Разбира се, нещата се развиват постоянно и ако това твърдение е било вярно някога, сега може да не е. Всъщност тук има списък с потенциални теории на квантовата гравитация.

Надявам се скоро да намеря време да прочета по нещо за всяка от тези теории (и да пиша тук), защото поне една от тях ще е евентуалната отправна точка на теоретиците в търсенето на окончателната теория.

Между другото, не виждам причини да не споделяме разни спекулации. Ясно е, че няма да открием нещо велико, но важното е да научаваме нови неща. И да е вълнуващо, разбира се.

Поздрави!

Анонимен каза...

Господа виждам ,че сте умни хора и затожва искам да ви пооля ако може да бъде на по разбираем за мен(простия човек език)за щото е страшнп интересно ама не винаги го разбирам.