Ғалымдар гравитациялық толқындардың жұмбағын шешуге жақын

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 04:02

Қазіргі физикада гравитация негізгі жұмбақтардың бірі болып табылады. Біз оның көріністерін гравитация түрінде қалай өлшеуге болатынын әрең үйрендік. Бірақ гравитация дегеніміз не, ол қайдан келеді, қалай беріледі - қазіргі ғылым әлі біржақты жауап бере алмайды.

Шындығында, гравитация төрт негізгі өзара әрекеттесулердің бірі - энергияны беру формалары - және сонымен бірге ең әлсіз. Бірақ басты мәселе басқа жерде.

Үш жақсы зерттелген өзара әрекеттесу бөлшектер арқылы тасымалданатыны белгілі. Ал егер өзара әрекеттесулердің басқа түрлері үшін бұл бөлшектер белгілі болса және олардың бар болуы эксперименталды түрде (тікелей немесе жанама, үлкен болжамдармен болса да) расталса, онда гравитация үшін бәрі әлдеқайда күрделі.

Қазіргі уақытта гравитонның (физиканың кейбір концепцияларында ауырлық күшінің берілуіне және гравитациялық өрістердің пайда болуына жауап беретін теориялық бөлшек) ғана емес, сонымен бірге бар екендігінің фактісін растау мүмкін болмады. оның берілу сипатын анықтауға мүмкіндік беретін ауырлық күшінің іздері (немесе, кеңістік-уақыттағы тасымалдау).

Гравитондардың болуын болжайтын сол теорияға сәйкес, тартылыс күші бағытталған квантталған (яғни бөлшектерден немесе «ұқсас бөлшектерден» - белгілі бір мәні бар энергетикалық пакеттерден тұратын) толқындар - гравитациялық толқындар түрінде берілуі керек екендігі анықталды. радиация. Ол кез келген үлкен ғарыштық объектілер мен оқиғалардан – қара тесіктер мен галактика кластерлерінен, суперновалар туылған кезде пайда болатын орасан зор толқындар түрінде көрінуі керек. Алайда олар әлі табылған жоқ.

Ал 2016 жылдың 11 қаңтарында Аризона университетінің космологы Лоуренс Краус өзінің Twitter парақшасында былай деп жазды: «LIGO-ның ашылуына қатысты менің күдігім тәуелсіз дереккөздермен расталды. Байланыста бол! Гравитациялық толқындарды анықтауға болады!»

LIGO гравитациялық толқын обсерваториясы гравитацияны зерттеуге және гравитациялық толқындарды іздеуге арналған маңызды орындардың бірі болып табылады. LIGO станциялары гравитациялық толқындарды анықтау үшін жетілдірілген лазерлік интерферометрлерді пайдаланады. Краус 2015 жылдың қыркүйегінде LIGO детекторында қиын гравитациялық толқындардың белгілері анықталғанын айтқанымен, бұл туралы ресми растау жоқ. Осыдан сәл бұрын кешен модернизацияланып, онда гравитациялық толқындарды анықтауға мүмкіндік беретін Advanced LIGO эксперименті іске қосылды.

Осы уақытта обсерваториялардан ресми мәлімдемелер болған жоқ (олар кем дегенде ақпан айында күтілуде), сондықтан сарапшылар ерекше маңызды жаңалық туралы қуануға және қауесет таратуға әлі ерте деп санайды. Сонымен қатар, BICEP2 эксперименті аясында алынған алдыңғы тұжырымдар қате болып шықты: сигнал шын мәнінде гравитациялық толқындардан емес, шаңнан туындаған.

Бұл не үшін қажет және неге соншалықты маңызды? Кез келген теория тәжірибенің бастауы болып табылады. Кванттық физикасыз GPS, спутниктік байланыс, заманауи транзисторлар мен кванттық компьютерлер (және оптикалық байланыс желілері де) болмас еді. Гравитацияны сипаттайтын жұмыс істейтін, толық теория Әлемді, оның заңдарын, заттардың қозғалысын, қара тесіктерді, қараңғы энергия мен қараңғы материяны егжей-тегжейлі зерттеуге мүмкіндік береді. Ал кеңістікте (тіпті уақыт бойынша) қозғалыстың принципті жаңа түрлерін жасауға әбден болады. Осы уақытқа дейін біз үшін кванттық секірулер де, құрт саңылаулары да, суперлюминалды жылдамдықтар да жоқ.