technika
Autor: Jeremy Hsu | dodano: 2019-10-23
Minidetektor fal grawitacyjnych

Być może własności ciemnej materii poznamy dzięki miniaturowemu detektorowi fal grawitacyjnych.

Pierwotne czarne dziury, które narodziły się w ciągu pierwszej sekundy po Wielkim Wybuchu, obwieściły światu swoje powstanie, emitując fale grawitacyjne, które przemieszczając się przez ekspandujący Wszechświat, ściskały i rozciągały tkankę istnienia. Obecnie naukowcy z Northwestern University rozpoczęli pracę nad malutkim czujnikiem, który po raz pierwszy mógłby wykryć ten skowyt.

Gigantyczne, kosztujące miliard dolarów Laserowe Interferometryczne Obserwatorium Fal Grawitacyjnych (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory; LIGO) w 2016 roku jako pierwsze zarejestrowało zmarszczki czasoprzestrzeni, noszące nazwę fal grawitacyjnych. Zmarszczki te powstały w wyniku zderzenia i zlania się dwóch odległych masywnych czarnych dziur. Następnie ogromne detektory zarejestrowały także fale grawitacyjne wyemitowane przez zlewające się gwiazdy neutronowe. Proponowany przez Northwestern University minidetektor, na który fundusze otrzymano w lipcu, może wykrywać fale o wyższej częstotliwości z obiektów, jakich nigdy wcześniej nie badano – takich jak czarne dziury powstałe w pierwszych chwilach Wszechświata.

Istniejące detektory fal grawitacyjnych, takie jak amerykańskie LIGO i europejskie Virgo, wykorzystują rozległy układ zwierciadeł i długich na kilometry „ramion” laserowych po to, aby zmierzyć niewielkie zmiany odległości wywołane przez przelatujące fale grawitacyjne. Lewitujący Detektor Sensorowy z Northwestern University ma za pomocą laserów zawiesić w komorze próżniowej szklaną kulkę, dzięki czemu powstanie niezwykle wrażliwy czujnik z ramionami o długości zaledwie metra. Będzie on poszukiwać echa procesu powstawania pierwotnych czarnych dziur i aktywności teoretycznie przewidzianych cząstek zwanych aksjonami. I jedne, i drugie są kandydatami na tajemniczą ciemną materię – niewidoczną substancję, która stanowi znaczną część masy Wszechświata i przejawia się jedynie poprzez oddziaływanie grawitacyjne.

„Uważam, że istnieje duże zainteresowanie zwiększeniem zakresu częstotliwości w poszukiwaniu fal grawitacyjnych, szczególnie po ostatnich ekscytujących odkryciach LIGO – mówi Andrew Geraci, fizyk z Northwestern i główny badacz nowego projektu detektora. – Źródła, które mogą stanowić ciemną materię, są bardziej spekulatywne; istnienia źródeł, które wykryło LIGO, można się było spodziewać”.

W. M. Keck Foundation, amerykańska charytatywna fundacja z siedzibą w Los Angeles, wyłoży milion dolarów na projekt z Northwestern University, którego celem będzie zarejestrowanie fal z takich źródeł. Dodatkowych funduszy dostarczy uniwersytet. Po dwóch latach prototyp o długości metra powinien przez rok prowadzić wstępne badania i potencjalnie utorować drogę większemu, 10-metrowemu detektorowi.

Rana Adhikari, fizyk eksperymentalny z California Institute of Technology, który nie bierze udziału w projekcie lewitującego czujnika, zwraca uwagę, że wielu naukowców wątpi, by mogły istnieć źródła emitujące silne fale grawitacyjnej o tak wysokich częstotliwościach – powyżej 10 kHz. Dodaje jednak, że hipotetyczne źródła powiązane z ciemną materią mogą stanowić wyjątek: „Możemy zostać zaskoczeni, jak egzotyczny jest Wszechświat widziany w zakresie ultradźwiękowych fal grawitacyjnych”.          

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 11/2019 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
12/2019
10/2018 - specjalny
Kalendarium
Grudzień
6
W 1764 r. w Rzeczpospolitej wprowadzono jednolity system miar (tzw. miary staropolskie, inaczej miary warszawskie).
Warto przeczytać
Michael Hebb to współtwórca popularnego na Zachodzie ruchu, w ramach którego ludzie, znajomi lub nieznajomi, spotykają się przy stole, by porozmawiać o śmierci. Tak jak o życiu, normalnie. Gdybyś mógł przedłużyć swoje życie, to o jak długo? Jak wygląda dobra śmierć? Jak chciałbyś być wspominany?

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Jeremy Hsu | dodano: 2019-10-23
Minidetektor fal grawitacyjnych

Być może własności ciemnej materii poznamy dzięki miniaturowemu detektorowi fal grawitacyjnych.

Pierwotne czarne dziury, które narodziły się w ciągu pierwszej sekundy po Wielkim Wybuchu, obwieściły światu swoje powstanie, emitując fale grawitacyjne, które przemieszczając się przez ekspandujący Wszechświat, ściskały i rozciągały tkankę istnienia. Obecnie naukowcy z Northwestern University rozpoczęli pracę nad malutkim czujnikiem, który po raz pierwszy mógłby wykryć ten skowyt.

Gigantyczne, kosztujące miliard dolarów Laserowe Interferometryczne Obserwatorium Fal Grawitacyjnych (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory; LIGO) w 2016 roku jako pierwsze zarejestrowało zmarszczki czasoprzestrzeni, noszące nazwę fal grawitacyjnych. Zmarszczki te powstały w wyniku zderzenia i zlania się dwóch odległych masywnych czarnych dziur. Następnie ogromne detektory zarejestrowały także fale grawitacyjne wyemitowane przez zlewające się gwiazdy neutronowe. Proponowany przez Northwestern University minidetektor, na który fundusze otrzymano w lipcu, może wykrywać fale o wyższej częstotliwości z obiektów, jakich nigdy wcześniej nie badano – takich jak czarne dziury powstałe w pierwszych chwilach Wszechświata.

Istniejące detektory fal grawitacyjnych, takie jak amerykańskie LIGO i europejskie Virgo, wykorzystują rozległy układ zwierciadeł i długich na kilometry „ramion” laserowych po to, aby zmierzyć niewielkie zmiany odległości wywołane przez przelatujące fale grawitacyjne. Lewitujący Detektor Sensorowy z Northwestern University ma za pomocą laserów zawiesić w komorze próżniowej szklaną kulkę, dzięki czemu powstanie niezwykle wrażliwy czujnik z ramionami o długości zaledwie metra. Będzie on poszukiwać echa procesu powstawania pierwotnych czarnych dziur i aktywności teoretycznie przewidzianych cząstek zwanych aksjonami. I jedne, i drugie są kandydatami na tajemniczą ciemną materię – niewidoczną substancję, która stanowi znaczną część masy Wszechświata i przejawia się jedynie poprzez oddziaływanie grawitacyjne.

„Uważam, że istnieje duże zainteresowanie zwiększeniem zakresu częstotliwości w poszukiwaniu fal grawitacyjnych, szczególnie po ostatnich ekscytujących odkryciach LIGO – mówi Andrew Geraci, fizyk z Northwestern i główny badacz nowego projektu detektora. – Źródła, które mogą stanowić ciemną materię, są bardziej spekulatywne; istnienia źródeł, które wykryło LIGO, można się było spodziewać”.

W. M. Keck Foundation, amerykańska charytatywna fundacja z siedzibą w Los Angeles, wyłoży milion dolarów na projekt z Northwestern University, którego celem będzie zarejestrowanie fal z takich źródeł. Dodatkowych funduszy dostarczy uniwersytet. Po dwóch latach prototyp o długości metra powinien przez rok prowadzić wstępne badania i potencjalnie utorować drogę większemu, 10-metrowemu detektorowi.

Rana Adhikari, fizyk eksperymentalny z California Institute of Technology, który nie bierze udziału w projekcie lewitującego czujnika, zwraca uwagę, że wielu naukowców wątpi, by mogły istnieć źródła emitujące silne fale grawitacyjnej o tak wysokich częstotliwościach – powyżej 10 kHz. Dodaje jednak, że hipotetyczne źródła powiązane z ciemną materią mogą stanowić wyjątek: „Możemy zostać zaskoczeni, jak egzotyczny jest Wszechświat widziany w zakresie ultradźwiękowych fal grawitacyjnych”.