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
03/2020
10/2019 - specjalny
Kalendarium
Luty
27
W 1932 r. James Chadwick ogłosił na łamach tygodnika Nature odkrycie neutronu.
Warto przeczytać
Raz na zawsze pozbądź się strachu przed matematyką. "Sposób na matmę" to sposób na lepsze stopnie! Czy matematyka spędza ci sen z powiek? Mnożenie, dzielenie, ułamki? Czy myśl o następnej klasówce z matmy przeraża cię bardziej niż upiorny klaun? Weź głęboki oddech… "Sposób na matmę" zaraz ci pomoże!

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”.