각종 중력파 탐지기가 건설 중이거나 운행 중이다. 예를 들어 고급 로고 (aligo) 는 2065438+2005 년 9 월부터 운영됩니다.
가능한 중력파 탐지원에는 조밀한 쌍성 시스템 (백란성, 중성자성, 블랙홀) 이 포함됩니다. 2065438 년 2 월 1 1 일, LIGO 과학협력기구와 처녀자리 협력팀은 선진 LIGO 탐지기를 이용해 처음으로 쌍블랙홀에서 오는 중력파 신호를 감지했다고 발표했다.
20 16 년 6 월 26 일 새벽, LIGO Cooperations Group 은 20 15 년 2 월 26 일 03:38:53 (UTC) 이 미국 한포드 지역과 루이지애나주 리빙스턴에 위치한 중력파 탐지기 두 대에 동시에 위치하고 있다고 발표했습니다. 이는 9 월 14 일 리고 2015 가 첫 번째 중력파 신호를 감지한 이후 인간이 감지한 두 번째 중력파 신호다.
20 17 10 6 월1 20 17 년 2 월, 17 이' 중국 인벤토리 20 17' 연도 5 대 후보국제어 중 하나로 선정됐다.
아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 중력은 시공간의 굽힘의 효과로 여겨진다. 이 굽힘은 질량의 존재로 인해 발생한다. 일반적으로 주어진 볼륨에 포함된 질량이 클수록 이 볼륨 경계의 시공간 곡률이 커집니다. 질량 물체가 시공간에서 움직일 때, 곡률의 변화는 이러한 물체의 위치 변화를 반영한다. 어떤 경우에는 가속화된 물체가 이 곡률을 바꿀 수 있으며, 파동의 형태로 광속으로 바깥쪽으로 전파될 수 있다. 이런 전파 현상을 중력파라고 한다.
중력파가 관찰자를 통과할 때, 관측자는 시공간이 응변 효과로 인해 왜곡되는 것을 발견할 수 있다. 중력파가 지나가면 물체 사이의 거리가 규칙적으로 커지고 줄어들는데, 이는 중력파의 주파수와는 다르다. 이 효과의 강도는 중력파를 생성하는 소스 사이의 거리에 반비례한다. 궤도가 운행하는 이중 중성자 별 시스템은 매우 강한 중력파 소스로 예측되는데, 서로 가까이 있는 궤도에서 운행할 때 발생하는 엄청난 가속도로 인해 결합될 수 있습니다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 궤도명언) 일반적으로 이러한 소스에서 멀리 떨어져 있기 때문에 지구에서 관측할 때 영향이 적고 변형 영향은 1.0E-2 1 보다 작습니다. 과학자들은 더욱 예민한 탐지기로 중력파의 존재를 증명했다. 현재 검사에서 가장 민감한 것은 알리고이며, 그 검출 정확도는/aLIGO-0/.0E-22 에 달할 수 있다. 현재 더 많은 우주관측소 (유럽우주국의 eLISA 프로젝트, 중국과학원의 태극프로젝트, 중산대학의 진천프로젝트) 를 계획하고 있다.
중력파는 전자파가 통과할 수 없는 곳을 관통할 수 있어야 한다. 따라서 중력파는 지구의 관측자들에게 먼 우주의 블랙홀과 다른 이상한 물체에 대한 정보를 제공할 수 있을 것으로 추정된다. 이 천체들은 광학 망원경이나 전파 망원경과 같은 전통적인 방법으로는 관찰할 수 없기 때문에 중력파 천문학회는 우주의 운행에 대해 새로운 인식을 갖게 해 줍니다. 특히 중력파는 매우 초기 우주를 관찰할 수 있는 방법을 제공하기 때문에 전통적인 천문학에서는 불가능하다. 우주가 다시 모이기 전에 전자기 복사에 불투명하기 때문이다. 따라서 중력파의 정확한 측정을 통해 과학자들은 일반 상대성 이론을 보다 포괄적으로 검증할 수 있습니다.
중력파를 연구함으로써 과학자들은 우주의 초기 특이점에 무슨 일이 일어났는지 구별할 수 있다. 원칙적으로 중력파는 모든 주파수에 존재합니다. 극저주파 중력파를 탐지하는 것은 불가능하며, 극고주파 영역에서도 믿을 만한 중력파 소스가 없다. 스티븐 호킹과 워너 이스렐에 따르면 탐지될 수 있는 중력파 주파수는 1.0E-7 Hz 와1e11에 있어야 합니다.
중력파는 끊임없이 지구를 통과한다. 하지만 가장 강한 중력파 효과도 매우 미미합니다. 이 원천들은 우리에게서 멀리 떨어져 있습니다. 예를 들어 GW 1509 14 는 마지막 단계의 중력파를 격렬하게 병합하여 13 억 광년 후에 지구에 도착한다. 가장 시공간의 잔물결은 리고 4 킬로미터 팔 길이의 만 분의 1 양성자 지름만 변화시켰는데, 이는 태양계를 데려온 것과 같다.
우리의 가장 가까운 별 사이의 거리는 가는 선의 폭을 바꾸었다. 이런 극히 작은 변화는, 만약 매우 정밀한 탐지기를 빌리지 않는다면, 우리는 전혀 감지할 수 없다.
지난 60 년 동안 많은 물리학자와 천문학자들이 중력파의 존재를 증명하기 위해 수많은 노력을 기울였습니다. 가장 유명한 것은 중력파가 존재한다는 간접 실험 증거인 펄스 쌍성 PSR1913+16 입니다. 65438-0974 년, 미국 매사추세츠 대학의 물리학자 조셉 테일러 교수와 그의 학생 홀스는 미국 308m 전파 망원경을 이용하여 태양과 대략 비슷한 질량의 중성자별 두 개로 구성된 쌍성 시스템을 발견했다. 두 중성자 별 중 하나가 펄서이고 정확한 주기적 전파 펄스 신호를 이용하기 때문에, 우리는 두 개의 치밀한 별이 그 질량 중심 주위를 공전할 때 그 궤도의 반장축과 주기를 매우 정확하게 알 수 있다. 일반 상대성 이론에 따르면, 두 개의 치밀한 별이 서로 가까이서 회전할 때 시스템은 중력 복사를 일으킨다. 방사된 중력파가 에너지를 빼앗아 시스템의 총 에너지가 점점 줄어들고 궤도 반경과 주기가 짧아진다.
테일러와 그의 동료들은 앞으로 30 년 동안 PSR1913+16 을 지속적으로 관찰했다. 관찰 결과는 일반 상대성론 예측과 똑같다. 주기 변화율은 매년 76.5 마이크로초, 반장축은 매년 3.5 미터를 줄인다. 일반 상대성 이론은 심지어 이 쌍성 시스템이 3 억 년 후에 합병될 것이라고 예측할 수 있다. 인간이 중력파의 존재에 대한 간접적 증거를 얻은 것은 이번이 처음이며 일반 상대성 중력 이론에 대한 중요한 검증이다. 테일러와 홀스는 1993 노벨 물리학상을 수상했다. 지금까지 비슷한 이중 중성자 별 시스템이 거의 10 개밖에 발견되지 않았다. 하지만 이번 회의에서 쌍블랙홀 시스템은 발견되지 않은 것은 이번이 처음이다.
실험에서 중력파를 직접 탐지하려는 첫 번째 시도는 조셉 웹이었다. 일찍이 1950 년대에 그는 중력파를 탐지하는 것이 불가능한 환상가가 아니라는 것을 처음으로 깨달았다. 웨버는 1957 부터 1959 까지 중력파 탐지 방안 설계에 힘쓰고 있습니다. 마지막으로 웹은 길이가 2 미터, 지름이 0.5 미터, 무게가 약 1 톤인 원통형 알루미늄 막대를 선택했는데, 그 측면은 중력파가 오는 방향을 가리키고 있다. 이러한 탐측기 업계에서는 공진봉 탐지기라고 합니다. 중력파가 도착하면 알루미늄 막대의 양끝이 번갈아 스쿼시되고 늘어나며, 중력파의 주파수가 알루미늄 로드의 설계 주파수와 일치하면 알루미늄 봉이 공진됩니다. 알루미늄 막대 표면에 붙인 칩은 해당 전압 신호를 생성합니다. 공진봉 탐지기에는 뚜렷한 한계가 있다. 예를 들면 공진주파수는 일정한 것이다. 비록 우리는 공진봉의 길이를 변경하여 공진주파수를 조절할 수 있지만. 그러나 동일한 탐지기의 경우 해당 주파수의 중력파 신호만 감지할 수 있습니다. 중력파 신호의 주파수가 일치하지 않으면 탐사선은 아무것도 할 수 없다. 또한 공진봉 탐지기에는 심각한 한계가 있습니다. 중력파는 시공간적 왜곡을 일으키고, 탐사선이 길수록 중력파가 이 길이에 더 많이 변화한다는 것입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 공명봉 탐지기명언) 웹의 공명 탐지기는 2m 에 불과하며, 강도가 1E-2 1 인 중력파의 변형 (2e-2 1m) 이 너무 작아서 1950 년대와 60 년대의 물리학자들이 이렇게 작은 길이를 감지할 수 없었다 공진봉 탐사선은 결국 중력파를 발견하지 못했지만 웹은 중력파의 실험과학을 개척했다. 그 후, 많은 젊고 재능 있는 물리학자들이 중력파의 실험 과학에 힘쓰고 있다.
웹이 공진봉을 설계하면서 일부 물리학자들은 공진봉의 한계를 깨닫고 위에서 언급한 마이클슨 간섭계 원리에 기반한 중력파 레이저 간섭계 탐지 방안을 마련했다. 그것은 1970 년대에 MIT 의 레이나 웨스트와 마리브 휴스 연구소의 로버트 포워드가 지은 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 1970 년대 말까지, 이 간섭계들은 공진봉 탐지기의 중요한 대안이 되었다. 레이저 간섭계가 공명봉에 미치는 장점은 분명합니다. 하나는 레이저 간섭계가 일정 주파수 범위 내의 중력파 신호를 감지할 수 있다는 것입니다. 둘째, 레이저 간섭계의 팔 길이는 매우 길어질 수 있다. 예를 들어, 지상 중력파 간섭계의 팔 길이는 일반적으로 킬로미터 단위로 공진봉보다 훨씬 큽니다.
방금 언급 한 aLIGO 외에도 다른 많은 중력파 관측소가 있습니다. 처녀자리 , 이탈리아 피자 근처에 위치, 팔 길이 3km; 지리; 독일 하노버에서 600 미터의 팔 길이를 가지고 있습니다. 일본 도쿄 국립천문대의 팔 길이는 300 미터이다. 이 탐사선들은 2002 년부터 20 1 1 년 사이에 함께 관찰되었지만 중력파를 감지하지 못했다. 그래서 이 탐사선들은 모두 큰 업그레이드를 했습니다. 2 개의 하이테크 LIGO 탐지기가 20 15 년 감도가 크게 향상된 하이테크 탐지기 네트워크의 선봉장으로 관측을 시작했고, 하이테크 처녀자리 (처녀자리 업그레이드) 도 20 16 년 말부터 운행을 시작할 예정이다. 일본의 종목 TAMA300 은 전면 업그레이드되어 팔 길이가 3km 로 늘어나 KAGRA 로 이름을 바꿔 20 18 을 운행할 예정이다.
물리학자들도 우주를 향해 진군하고 있다. 왜냐하면 그들은 지상에서 쉽게 방해를 받기 때문이다. 유럽 공간 중력파 프로젝트 eLISA (진화 레이저 간섭 공간 안테나). ELISA 는 길이가 500 만 킬로미터인 등변 삼각형을 3 개의 동일한 탐지기로 구성하며 레이저 간섭 측정을 사용하여 중력파를 탐지합니다. 이 프로젝트는 이미 유럽 우주국의 비준을 받아 정식으로 성립되었다. 현재 설계 단계에 있으며 2034 년 발사할 예정이다. 시범 프로젝트로서 20 15 년 2 월 3 일 두 개의 실험위성을 성공적으로 발사해 현재 디버깅 중이다. 중국의 과학 연구원들은 현재의 국제협력에 적극적으로 참여하는 것 외에도 자신의 중력파 탐사 프로젝트를 준비하고 있다.