Гравитационные волны

[Andrew]

1. Изменилось ли каким-то образом понимание гравитационных волн со времен Эйнштейна, то есть за последние сто лет?
2. Является ли на сегодняшний день ключевой проблемой вопрос об экспериментальном подтверждении самого явления или основной проблемой является классификация измеряемых параметров, связанная с различными подходами, и построение тех или иных теорий?
3. Получим ли мы в какой-то момент (теоретически или экспериментально) уверенность в том, что гравитация имеет исключительно иную природу, чем, скажем, электрослабое и сильное взаимодействие, или постановка вопроса об объединении всех сил и полей в единую теорию, связывающую их друг с другом в некоторой масштабной области будет всегда иметь право на существование?

[vladimir]

До недавнего времени, со времён Эйнштейна, само понятие гравитационные волны было гипотетическим, сейчас вроде свершилось. Будем надеяться, что великое открытие не станет великим закрытием.
ФИЗИКИ ОБНАРУЖИЛИ ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ ЭЙНШТЕЙНА
http://www.topnews.ru/news_id_86408.html

[eva]

Вселенная огромна, и постоянно становится все больше. Малоизвестный факт о гравитационных волнах, новейшем космологическом открытии, взбудоражившем умы физиков, заключается в том, что они в состоянии измерить это расширение. И они могли бы показать, почему расширение, вопреки ожиданиям, происходит с ускорением, а не с замедлением, под действием таинственной силы, которую окрестили темной энергией.

Способ, которым астрономы условно измеряют расстояния, имеет давние корни. Со своей изобретательностью и с помощью простых тригонометрических трюков, древнегреческий астроном Аристарх из Самоса смог измерить расстояние от Земли до Луны с удивительной точностью в третьем веке до нашей эры.

Подобный Аристарху метод, с помощью приема, известного как параллакс Звезд, был впервые применен в 1838 году для измерения расстояния от Земли до звезд, и используется по сей день. Зонд Европейского космического агентства Гайя в настоящее время, использует его для составления современного каталога миллиарда звезд Млечного Пути, расширив охват параллакса на беспрецедентные расстояния и сократив погрешности до значений менее, чем в 1%.

Звездный параллакс хорош, но до поры до времени. Он тянет за собой измерение видимого положения звезды на небе в разные времена года, поскольку Земля (или космический зонд, такой как Гайя) вращается вокруг Солнца. Расстояние между двумя точками наблюдения, измеряемые с высокой точностью, дает основание треугольника. Далекая звезда находится на противоположной вершине. Чем меньше угол при этой вершине, тем дальше звезда. Но поскольку размер орбиты Земли фиксирован, и поскольку вершина удаляется, этот угол становится все меньше и меньше, и в конце концов его станет невозможно измерить с произвольной точностью. (Основная единица, используемая для измерения астрономического расстояния - это парсек, - сокращенно "параллакс одной угловой секунды", - которое относится к размеру этого угла. Одна угловая секунда - это одна 3600-я доля углового градуса, и типично измеряемые параллаксом углы гораздо меньше.)

Для объектов в более далеких галактиках, астрономы нашли пути, которые строятся на методе параллакса. Каждый шаг этого пути - "ступенька" к тому, что они называют "лестницей космических расстояний". Например, расстояние от Земли до галактики Андромеда, ближайшей к Млечному пути крупной Галактики, оценивается путем измерения яркости различных типов звезд в нем и сравнением их с яркостью подобных им звезд, ближайших к Земле, чей параллакс известен. Подобные оценки используют тот факт, что похожие звезды кажутся тем слабее, чем дальше они находятся.

Андромеда находится на удалении примерно в 780 килопарсек (2.54 млн световых лет). Телескопы не могут различать отдельные звезды в галактиках, которые находятся в сотнях миллионов парсек, кроме тех случаев, когда эти звезды взрываются как сверхновые. Астрономы используют некоторые сверхновые как индикаторы на путях космических далей, как "стандартные свечи", то есть их измеренные яркости являются показателем расстояний до них.

Серьезным осложняющим фактором является то, что наблюдаемая яркость далеких объектов может быть искажена промежуточно расположенным веществом, таким как пыль. Разве не здорово иметь более прямой и надежный способ измерения расстояний — тот, который был бы столь же точен, как Гайя, и работал бы на расстояниях от галактических размеров до космических масштабов?

Звездный параллакс хорош, но он работал лишь до этих пор.

Со времени работы 30-летней давности, изданной в журнале (B. F. Schutz Nature 323, 310–311; 1986), физики предполагают, что гравитационные волны могут предоставить нам такой инструмент. Рябь, предсказанная Альбертом Эйнштейном в 1916 году, как следствие его общей теории относительности, переносится по Вселенной заметно не заслоняясь [межзвездной] пылью или газом.

Гравитационные волны, которые сотрясали Землю в сентябре [2015 г.] и были зарегистрированы Обсерваторией LIGO - Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория), принесли информацию, которая обнаружила их мощность в точке испускания. Теоретически эта информация может быть использована для того, чтобы вывести расстояние до источника.

В ближайшие несколько лет, другие интерферометры планируется добавить к ЛИГО, чтобы соорудить глобальную сеть гравитационно-волновых обсерваторий. Совместно этот инструментарий сможет вычислять положения и расстояния между событиями в скоплениях. Скопления нейтронных звезд особенно интересны для космологов, поскольку они должны выдавать кратковременные вспышки высоко-энергетического γ-излучения, которые помогли бы обнаружить галактику их возникновения.

Исследователи надеются, что они смогут использовать информацию от скоплений как способ расчета расстояния до известных галактик. Поскольку гравитационные волны больше похожи на звук, чем на свет, физики прозвали эти потенциальные указатели "типовыми сиренами" (standard sirens).

Одним из основных видов использования стандартных свечей сверхновых стало измерение текущей скорости космологического расширения. Тииповые сирены могут предоставить независимый способ сделать это. И, если космические интерферометры будут добавлены к сети, то они смогут использоваться для обнаружения темной энергии. Услышьте вызов!


Nature
531,
413–414
(24 March 2016)

[vladimir]

Спасибо за информацию. Недавно и нейтринные датчики были экзотикой, думаю скоро и гравитационные устройства перестанут ими бытью

[Alex1981]

А по-моему довольно спорное открытие. То что они существуют не сомневаюсь, но заявить со 100% уверенностью о открытии на основании одного зафиксированного случая, который попадает под описание, как-то рано. В науке необходимо для доказательства эксперимент провести и не раз еще. Так что говорить пока о их уверенном обнаружении преждевременно.