Similar presentations:
Наблюдение гравитационных волн в эксперименте LIGO
1. Наблюдение гравитационных волн в эксперименте LIGO
Капитонов Ю.В.СПбГУ, Физический факультет, кафедра Фотоники
27.10.2017
2.
1Нобелевская премия по физике 2017
Райнер Вайсс (1/2)
Барри Бэриш (1/4)
Кип Торн (1/4)
«За решающий вклад в детектор LIGO
и наблюдение гравитационных волн»
3.
2Классическая гравитация
Гравитация в классической
механике:
Gm1m2
F
2
r
Когда справедливо такое рассмотрение?
1. Малые массы (даже Солнце – малая масса).
2. Малые скорости движения (v << c).
4.
3Где начинаются проблемы?
Классическая сила тяготения – дальнодействующая сила
Карта вселенной
Здесь качаем грузик
Здесь чувствуем
изменение силы
5.
4Общая теория относительности
Никакое взаимодействие не может
распространяться быстрее скорости
света!
Пришлось ввести пространство-время
Масса приводит
к искривлению
пространства
вокруг себя…
6.
5Появление волн
Скорость конечна – могут появиться волны!
Гравитационные волны возникают при сферическинесимметричном ускоренном движении.
Тут волн не будет!
А тут волны пойдут!
7.
6Волны от системы двух черных дыр
«Рябь пространства-времени»
8.
7Действие волн
Гравитационные волны искажают пространство
одновременно по двум координатам
9.
8Как увидеть гравитационную волну?
Волны нет – свет
распространяется за
одинаковое время
10.
8Как увидеть гравитационную волну?
Пространство
исказилось – время
прохода света
изменилось
Свет пришел
раньше
Свет пришел
позже
11.
9Интерферометр Майкельсона
12.
9Интерферометр Майкельсона
Детектор
Детектор
13.
10 Пришла волнаКак изменятся показания детектора?
14.
11 ИнтерференцияE1 sin t 2
E2 sin t 2
15.
11 ИнтерференцияE1 sin t 2
E2 sin t 2
I E1 E2
2
16.
11 ИнтерференцияE1 sin t 2
E2 sin t 2
I E1 E2 2 sin t cos 2
2
2
17.
12 Пришла волнаI E1 E2 2 sin t cos 2
2
2
18.
13 Увеличение чувствительностиНемного
разбалансировать
интерферометр
заранее
0
0
4
И поставить мощный
усилитель на
детектор!
0
I E1 E2 2 sin t cos 2 0
2
Тогда без волны сигнал будет ноль
2
19.
14 Увеличение чувствительностиМожно добавить еще
два зеркала!
Детектор
Тогда свет будет многократно ходить вдоль плеча, и сдвиг фаз
будет накапливаться
20.
15 Пора строить интерферометрLIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory
21.
16 Реальная схема22.
17 Плечо интерферометра23.
18 Торцевое зеркалоПодвес зеркала
24.
19 Тестирование зеркала25.
20 Делитель пучка26.
21 Слияние черных дыр27.
22 Первый сигнал14 сентября 2015 г.
Событие GW150914
Слияние черных
дыр в 36 и 29 масс
Солнца
28.
23 ПерспективыНа сегодняшний день: 5 событий зафиксировано
Например, GW170817: слияние двух нейтронных звезд (успели их увидеть и в
телескопы спустя 1.5 часа)
Изначальный диаметр области поиска – 120 лун
Перспективы LIGO:
•Увеличение чувствительности (= исследуемого объема) на порядок
•Строительство еще одного LIGO в Индии
•Строительство «LIGO» в космосе
Гравитационно-волновая
астрономия!
29.
24 Нобелевская премия по физике 2017Спасибо за внимание!