Life Style

เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงใหม่รับสัญญาณที่เป็นไปได้ตั้งแต่ต้นเวลา

Gravitational waves are giant ripples in the fabric of space-time.

)
คลื่นความโน้มถ่วงเป็นระลอกคลื่นยักษ์ในเนื้อผ้าของ กาลอวกาศ (เครดิตภาพ: Shutterstock)

สัญญาณที่น่าสนใจสองสัญญาณที่พบในเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงขนาดเล็กสามารถเป็นตัวแทนของปรากฏการณ์แปลกใหม่ได้ทุกประเภท ตั้งแต่ฟิสิกส์ใหม่ไปจนถึงสสารมืดที่มีปฏิสัมพันธ์กับหลุมดำไปจนถึงการสั่นสะเทือนตั้งแต่ใกล้จุดเริ่มต้นของจักรวาล แต่เนื่องจากความแปลกใหม่ของการทดลอง นักวิจัยจึงระมัดระวังในการอ้างสิทธิ์ในการค้นพบใดๆ

สิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าว เป็น Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ใช้เครื่องตรวจจับเลเซอร์ขนาดยักษ์ เพื่อค้นหาคลื่นยักษ์ในโครงสร้างของ กาลอวกาศ-เวลา เรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วง สิ่งเหล่านี้มาจากการชนกันของหลุมดำและดาวนิวตรอนในเอกภพอันไกลโพ้น ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่มีพลังมากจนทำให้กาลอวกาศสั่นสะเทือนและส่งคลื่นคลื่นออกไปด้วยความยาวคลื่นที่วัดได้หลายร้อยไมล์

ที่เกี่ยวข้อง: 8 วิธีที่เรารู้ว่าหลุมดำมีอยู่จริง

นานก่อนที่หอสังเกตการณ์ขนาดใหญ่เหล่านี้จะถูกสร้างขึ้น นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าคลื่นความโน้มถ่วงของสิ่งดังกล่าว ขนาดมีอยู่เพราะพวกเขารู้ว่า หลุมดำ และดาวนิวตรอนในบางครั้งควรชนกัน Michael Tobar, ap นักกายภาพบำบัดที่มหาวิทยาลัยเวสเทิร์นออสเตรเลียในเมืองเพิร์ธบอกกับ WordsSideKick.com

แต่ไม่มีแหล่งใดที่เข้าใจกันดีสำหรับคลื่นความโน้มถ่วงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าระหว่างสองสามฟุตถึงสองสามไมล์ เขากล่าวเสริม อย่างไรก็ตาม “ในจักรวาล มีสิ่งที่เราไม่คาดคิดอยู่เสมอ” Tobar กล่าว

เมื่อไม่กี่ปีมานี้ ได้เห็นความพยายามในการสร้างเครื่องตรวจจับที่สามารถค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงที่มีขนาดเล็กกว่าเหล่านี้ รวมถึงคลื่นที่ Tobar และเพื่อนร่วมงานของเขาสร้างขึ้น อุปกรณ์ของพวกเขาประกอบด้วยดิสก์ที่ทำจากคริสตัลควอตซ์เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้ว (3 เซนติเมตร) พร้อมห้องเรโซแนนซ์ที่สร้างสัญญาณไฟฟ้าเมื่อใดก็ตามที่สั่นสะเทือนที่ความถี่ที่แน่นอน

Gravitational waves are giant ripples in the fabric of space-time.

ภาพนี้แสดงให้เห็นหัวใจคริสตัลเล็กๆ ของเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วง ซึ่งเป็นเครื่องสะท้อนเปล่าที่ไม่มีอิเล็กโทรดติดอยู่ (เครดิตรูปภาพ: Michael Tobar)

Tobar เปรียบการตั้งค่ากับระฆังหรือฆ้องที่ดังขึ้นที่สนามใดสนามหนึ่ง “ถ้าคลื่นโน้มถ่วงกระทบกับมัน มันจะตื่นเต้น” เขากล่าว จากนั้นเสียงที่ดังขึ้นในคริสตัลจะถูกจับเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเซ็นเซอร์ไฟฟ้า

นักวิจัยวางเครื่องตรวจจับไว้ด้านหลังแผ่นป้องกันรังสีหลายตัวเพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในพื้นหลังและทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมากเพื่อลดการสั่นสะเทือนจากความร้อนในอุปกรณ์

ในช่วง การทดลองใช้เวลา 153 วัน คริสตัลดังขึ้นสองครั้ง แต่ละครั้งเป็นเวลาหนึ่งหรือสองวินาที ผลการวิจัยของทีมปรากฏในวารสารเมื่อวันที่ 12 สิงหาคม จดหมายทบทวนทางกายภาพ

.

นักวิทยาศาสตร์คือ ตอนนี้พยายามหาสาเหตุที่ทำให้เกิดผลลัพธ์เหล่านี้ อนุภาคที่มีประจุที่เรียกว่ารังสีคอสมิกที่ไหลเข้ามาจากอวกาศเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้อย่างหนึ่ง Tobar กล่าว ความผันผวนของความร้อนที่ไม่ทราบมาก่อนในคริสตัล ซึ่งน่าจะน้อยที่สุดเนื่องจากอุณหภูมิที่เย็นจัด อาจเป็นอีกรูปแบบหนึ่งได้

แต่ยังมีโอกาสที่แปลกใหม่อีกมากมาย เช่น สสารมืดประเภทหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อ axion หมุนรอบหลุมดำและปล่อยคลื่นความโน้มถ่วง นักวิจัยเขียนไว้ในกระดาษ . คำอธิบายหลายอย่างอาจต้องใช้ฟิสิกส์ที่ไม่รู้จักมาก่อนนอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐานที่อธิบายอนุภาคและแรงของอะตอมย่อยเกือบทั้งหมดในจักรวาล Tobar กล่าว

ไม่นานหลังจากที่ NS บิ๊กแบง นักจักรวาลวิทยาคิดว่าจักรวาลได้ผ่านช่วงเวลาที่เรียกว่าเงินเฟ้อ ในระหว่างนั้น Francesco Muia นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักรซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้ได้ขยายขนาดขึ้นอย่างมาก

ที่ เมื่อสิ้นสุดยุคนี้ จักรวาลอาจผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟส คล้ายกับน้ำที่เปลี่ยนจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซเมื่อมันเดือด เขากล่าว หากสิ่งนี้เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงอาจสะสมพลังงานจำนวนมากไว้ในโครงสร้างของกาลอวกาศ ทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงที่สามารถมองเห็นได้จากการทดลองนี้ Muia กล่าว

เขาไม่คิดว่ายังมีหลักฐานเพียงพอที่จะบอกว่าเหตุการณ์ใน คริสตัลไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง แต่เขารู้สึกตื่นเต้นสำหรับการทดลองนี้และการทดลองอื่นๆ ที่เหมือนกับการทดลองนี้กำลังจะออนไลน์ในอนาคตอันใกล้นี้

Tobar ตกลง . “คงจะดีถ้าพวกมันเป็นคลื่นความโน้มถ่วง แต่ใครจะรู้” เขากล่าว

ตอนนี้ที่ นักวิจัยมีการตรวจจับเหล่านี้ภายใต้เข็มขัดของพวกเขา พวกเขาสามารถสร้างเซ็นเซอร์เพิ่มเติมเช่นนี้ได้ เขากล่าวเสริม หากอุปกรณ์หลายเครื่องเห็นสัญญาณเดียวกันพร้อมกัน ก็อาจชี้ไปที่บางสิ่งในจักรวาลและช่วยแยกแยะกระบวนการภายใน เช่น ความผันผวนของความร้อนภายในคริสตัล

เผยแพร่ครั้งแรก เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด.Adam Mann

    Gravitational waves are giant ripples in the fabric of space-time.

อดัม แมนน์เป็นนักข่าวที่เชี่ยวชาญด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก UC Berkeley ผลงานของเขาได้รับการตีพิมพ์ในหนังสือพิมพ์ New Yorker, New York Times, National Geographic, Wall Street Journal, Wired, Nature, Science และที่อื่นๆ อีกมากมาย เขาอาศัยอยู่ในโอ๊คแลนด์ แคลิฟอร์เนีย ที่ซึ่งเขาสนุกกับการขี่จักรยาน

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Back to top button