Jeśli jesteś właścicielem tej strony, możesz wyłączyć reklamę poniżej zmieniając pakiet na PRO lub VIP w panelu naszego hostingu już od 4zł!

Dodaj nas do zakładek

Galaktyki, Gwiazdy ,Planety

  

LIGO

LIGO (skrót od Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory – czyli Laserowe Obserwatorium Interferometryczne Fal Grawitacyjnych) – detektor fal grawitacyjnych, grawitonów, bazujący na zasadzie interferometru Michelsona. LIGO jest wspólnym przedsięwzięciem naukowców z MIT, Caltech i wielu innych szkół wyższych i uniwersytetów. Cały projekt jest sponsorowany przez National Science Foundation. Pomysł budowy detektora powstał w 1992, a jego pomysłodawcami byli Kip Thorne i Ronald Drever z Caltech oraz Rainer Weiss z MIT. Budowę rozpoczęto w 1996, a zakończono cztery lata później, natomiast pierwszych badań naukowych dokonano w 2002. Koszt budowy wyniósł 365 mln USD (według kursu z 2002 roku)

Obserwatorium LIGO to nie jedna, lecz dwie identyczne instalacje, oddalone od siebie o ponad 3 tys. kilometrów. Jedna z nich znajduje się w Hanford, w pobliżu Richland w stanie Waszyngton, a druga w Livingston w stanie Luizjana. Instalacja, która z góry wygląda jak litera L, to dwie rury o długości 4 km każda i stykające się pod kątem prostym. Każde z ramion detektora zbudowane jest z betonowej rury o średnicy 2 m, w której wnętrzu znajduje się druga rura ze stali nierdzewnej, w której panuje niemal zupełna próżnia. W miejscu w którym rury się łączą umiejscowiony jest laser oraz rozdzielacz wiązki świetlnej. Dzięki rozdzielaczowi wiązka lasera zostaję rozdzielona i skierowana do obu ramion w tym samym czasie. Wiązki docierają do zwierciadeł umieszczonych na końcu każdej z rur. Aby osiągnąć maksymalną dokładność pomiaru promienie są odbijane tam i z powrotem około 100 razy, po czym zostają skierowane do fotodetektora. Następnie komputer porównuje obie wiązki lasera zarejestrowane w fotodetektorze i dzięki zjawisku interferencji wylicza różnicę dróg przebytych przez obydwie wiązki. Drogi te teoretycznie powinny być identyczne, ale jeżeli w czasie pomiaru przez Ziemię przejdzie fala grawitacyjna, wtedy jedno z ramion detektora będzie nieco dłuższe, co spowoduje, że jedna z wiązek dotrze do fotodetektora z niewielkim opóźnieniem. Trudność w detekcji fal grawitacyjnych polega na tym, że nawet największe przewidywane zaburzenia czasoprzestrzeni mogą zmienić długość ramion detektora o mniej niż jedną tysięczną część średnicy protonu. Dla porównania – to mniej więcej tak, jakby mierzyć zmiany średnicy Drogi Mlecznej (średnica około 100 tys. lat świetlnych) z dokładnością do jednego metra.
Największym problemem przy projektowaniu i budowie LIGO było opracowanie sposobu na uniknięcie niepożądanych zakłóceń podczas pomiarów, szczególnie wszelkiego typu drgań i zakłóceń, których źródłem mogą być wstrząsy sejsmiczne, przelot w pobliżu laboratorium samolotu lub ciężkie roboty budowlane w okolicy. Każde z tych zakłóceń musi być wyeliminowane, aby pomiar był wiarygodny. W tym celu opracowano szereg systemów tłumiących drgania oraz specjalne programy komputerowe, które potrafią porównać i oddzielić szum informacyjny od wyników badań. Lecz najważniejszym rozwiązaniem konstrukcyjnym był pomysł, aby wybudować nie jeden, ale dwa oddalone od siebie identyczne instrumenty. Ma to ogromne znaczenie, gdyż nawet kiedy w jednym LIGO dojdzie do niepożądanych zakłóceń pochodzenia ziemskiego, to drugi instrument oddalony o 3 tys. kilometrów nie zostanie zakłócony. Natomiast, gdy przez Ziemię przejdzie z prędkością światła fala grawitacyjna, wywoła zmiany, które zajdą tuż po sobie w obydwu ośrodkach. Podstawowym celem LIGO jest zaobserwowanie i próba lokalizacji źródeł fal grawitacyjnych, które powodują zmarszczki czasoprzestrzeni. Twórcą teorii opisującej fale grawitacyjne jest Albert Einstein, który tworząc ogólną teorię względności przewidział w swoich równaniach, że na skutek ruchu obiektów obdarzonych masą w przestrzeni powinny rozchodzić się fale grawitacyjne, czyli zaburzenia czasoprzestrzeni. Im większa masa i szybszy ruch, tym większe zaburzenia przestrzeni oraz łatwiejsze do obserwacji przez naziemne detektory typu LIGO. Falowe zmiany pola grawitacyjnego pierwszy próbował zarejestrować fizyk amerykański Joseph Weber w latach 60. XX wieku. Budował on aluminiowe cylindry obłożone detektorami, lecz ich czułość była zbyt niska i nigdy nie zostały wprawione w drgania, co miało być dowodem na istnienie fal. Dzisiaj istnienie fal grawitacyjnych nie budzi już wątpliwości, gdyż zostały udowodnione pośrednio przez dwóch radioastronomów w 1974 roku. Joseph Taylor i Russel Hulse obserwując dwa okrążające się pulsary PSR1913+16, stwierdzili, że układ ten powoli traci energię wywołując zaburzenia czasoprzestrzeni, co jest zgodne z ogólną teorią względności. Za to odkrycie otrzymali w 1993 Nagrodę Nobla.
Badanie Wszechświata przy pomocy detektorów fal grawitacyjnych to zupełnie nowa dziedzina badań astronomicznych oraz uzupełnienie obserwacji prowadzonych obecnie – poprzez obserwacje promieniowania elektromagnetycznego (w całym zakresie) oraz detektory neutrin. Rejestrując fale grawitacyjne, możliwa jest obserwacja największych kosmicznych zjawisk: zderzeń gwiazd neutronowych, czarnych dziur lub wybuchów supernowych.