Wissenschaftler bereiten sich darauf vor, die Existenz von Gravitationswellen anzukündigen
Der Beweis für die Existenz von Gravitationswellen, der von der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) von Albert Einstein vorhergesagt wird, wird am kommenden Donnerstag von amerikanischen Wissenschaftlern vorgelegt. Diese Wellen wurden laut dem Microblogging des Kosmologen der Arizona State University, Lawrence Krauss, von den verbesserten Detektoren des LIGO-Observatoriums entdeckt. Wir haben Pavel IVANOV, einen führenden Forscher in der Abteilung für Theoretische Astrophysik des Astrospace-Zentrums des Lebedev Physical Institute, gebeten, den Lesern von MK die Bedeutung von Gravitationswellen zu erklären.
Wo hat alles angefangen? Wenn im globalen Sinne, dann natürlich mit der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die voraussagte, dass ein kosmischer Körper, der mit einer veränderten Beschleunigung fliegt, eine Störung der Raumzeit erzeugt - eine Gravitationswelle. Indirekt wurde seine Existenz bereits durch die Konvergenz enger Systeme von Doppelsternen nachgewiesen - sie verloren Energie durch die Strahlung von Gravitationswellen. Bis vor kurzem war es jedoch aufgrund ihrer geringen Größe nicht möglich, die Wellen selbst zu registrieren.
Und jetzt gibt es Hinweise darauf, dass der LIGO-Detektor, das bislang empfindlichste Gerät, das speziell für die Fixierung von Gravitationswellen entwickelt wurde, erfolgreich war. Er verzeichnete Raumverzerrungen, nachdem er die Verschmelzung zweier massereicher Schwarzer Löcher mit Massen von 29 und 36 Sonnenmassen beobachtet hatte. Nach der Fusion betrug die Masse des Objekts 62 Sonnenmassen.
Foto: ru.wikipedia.org
Diese Informationen sind tatsächlich nicht aus LIGO herausgelaufen. Mitte Januar berichtete der Theoretiker der Universität von Arizona, Lawrence Krauss, über die Sensation auf Twitter. Die wissenschaftliche Gemeinschaft begann jedoch erst ernsthaft über die Entdeckung von Gravitationswellen zu sprechen, nachdem der theoretische Physiker Clifforth Burjess und die Website des Wissenschaftsjournals über die bevorstehende Konferenz am 11. Februar angekündigt hatten.
Was erwarten wir also von der Eröffnung? Ich frage Ivanov
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- Der Beweis der Existenz von Gravitationswellen wird der Menschheit ein neues Fenster zum Universum öffnen. Wir erhalten ein zusätzliches Werkzeug, um es für alle Bereiche elektromagnetischer Wellen zu untersuchen, die wir bereits haben: von Radiowellen bis zu Gammastrahlung. Wenn wir Gravitationswellen zuverlässig registrieren, können wir viel über Schwarze Löcher, Neutronensterne, ihre Verschmelzung, ihre Entwicklung usw. lernen. Nun, natürlich über das Universum selbst …
Nach was begann die Suche nach Gravitationswellen?
„Wir wissen, dass viele Körper, die Energie verlieren, Gravitationswellen aussenden. Es wurde ein Doppelpulsar entdeckt, dh zwei Neutronensterne, die relativ zueinander umkreisen. Als wir die Umlaufbahn des Pulsars gemessen haben, haben wir festgestellt, dass sie genau aufgrund der Strahlung von Gravitationswellen kleiner wird. Nur für diesen Pulsar, für die Entdeckung des Strahlungseffekts, erhielten Wissenschaftler den Nobelpreis!
Warum ist es so schwierig, eine Gravitationswelle zu erkennen?
- Es ist sehr schwach: Wenn es vorbei ist, verschiebt sich die Länge des Beobachtungsinstruments um das 10- bis -23-fache! Wissenschaftler brauchten enorme Mittel und Anstrengungen, um zu lernen, wie man solche schwachen Signale misst. Und wir sagen noch nicht, dass sie entdeckt wurden … Es gibt mehrere experimentelle Installationen auf der Welt, mit deren Hilfe Spezialisten die Verschiebung auffangen wollen. Eines davon ist LIGO, ein Laser-Multikilometer-Interferometer.
„Mit Hilfe von Gravitationswellen können Sie die Dynamik von Schwarzen Löchern besser untersuchen. Was ist der Unterschied zu elektromagnetischen Wellen?
- Mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung ist die Untersuchung schwieriger - es gibt viele Unsicherheiten, man muss immer die Dynamik des Gases berücksichtigen …
Wenn die Existenz von Gravitationswellen nachgewiesen ist, wer ist der Hauptkandidat für den Nobelpreis?
- Wenn der Preis vergeben wird, dann höchstwahrscheinlich nicht an Theoretiker, sondern an diejenigen, die sich mit Instrumenten befassen. Obwohl unsere Wissenschaftler auch einen großen Beitrag zur Theorie der Gravitationswellen geleistet haben. In der Sowjetzeit war eine solche Person natürlich Jakow Zeldowitsch und Vertreter seiner Schule, jetzt wird die Leitung von dem korrespondierenden Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften, Vladimir Braginsky, geleitet. Von ausländischen Kollegen arbeitet er in dieser Angelegenheit mit Kip Thorn zusammen.
Ist Kip Thorne ein Berater für den Interstellar-Film, der Wurmlöcher - Zeit-Raum-Tunnel - sehr beliebt macht?
- Ich verstehe deinen Hinweis. Aber nein, Wurmlöcher haben einen völlig anderen Status, sowohl theoretisch als auch beobachtend. Dies sind viel fantastischere Dinge als Gravitationswellen, an deren Existenz wir nicht zweifeln.
Aber wie wir aus dem Film verstanden haben, sind Wurmlöcher (oder "Wurmlöcher") genau auf Gravitationswellen zurückzuführen …
„Nein, diese Wellen können niemals ein Wurmloch bilden. Im Rahmen der bestehenden Theorie ist es im Allgemeinen unmöglich, sie herzustellen, sie müssen zunächst vom Beginn der Expansion des Universums an existieren. Und um sie zu unterstützen, damit sie nicht zusammenbrechen, benötigen Sie eine Substanz mit ungewöhnlichen Eigenschaften, die eine negative Energiedichte aufweist. Im Allgemeinen sind Wurmlöcher ein hypothetisches Objekt, die Theorie verbietet sie nicht, aber bisher gibt es kein Verständnis dafür, woraus sie bestehen sollten.
Natalia Vedeneeva