Fysik världen är surrar framför en hett efterlängtad meddelande
Torsdag om strävan att spåra gravitationella vågor. Men
vilka är de, och varför ska du bry dig?
Vi konsulterat experter.
Q: Vad är gravitationella vågor?
A:
Albert Einstein förutspådde gravitationsvågor i sin allmänna teori om
relativitetsteorin ett sekel sedan. De finns ringar i tid och rum, mycket
tyget av Universum.
Den omvälvande teori säger att massa
tänja tid och rum, ungefär som att släppa ut ett bowlingklot på en studsmatta.
Andra objekt på ytan kommer att “falla” i riktning mot centrum – en
metafor för gravitation som studsmattan är rymd-tiden.
När
objekt att accelerera, de skickar ringar på vattnet längs den krökta rumtiden tyg
i ljusets hastighet – den massivare objekt, desto större
våg och lättare det skulle vara för forskare att upptäcka.
Gravitationsvågor inte växelverkar med materia och resa genom Universum helt obehindrat.
Den
starkaste vågor som orsakas av de mest omvälvande processer i
Universum-två svarta hål kolliderar, tunga stjärnor exploderar, eller
mycket födelse av Universum vissa 13,8 miljarder år sedan.
Q: Varför skulle gravitationsvågor vara viktigt?
A:
Att hitta bevis av gravitationsvågor kommer att sluta leta efter en nyckel
förutsägelse i Einsteins teori, som ändrats på det sätt som mänskligheten
uppfattas centrala begrepp som tid och rum.
Om gravitationsvågor
bli upptäckas, skulle detta öppna upp för nya spännande möjligheter i astronomi – vilket gör att mätningar av avlägsna stjärnor, galaxer och svarta hål
baserat på vågorna de gör.
Så kallade ursprungliga gravitationella
vågor, den svåraste slag för att upptäcka, skulle främja en ledande teori om
kosmologi, som av “inflation” eller exponentiell expansion av spädbarn
Universum.
Primordial vågor finns teorier om att fortfarande vara resonerande i hela Universum idag, men kraftlöst.
Om de finns, skulle de berätta för oss om energi-skala vid vilken inflationen har inträffat, kasta ljus på den Stora Smällen.
Q: Varför är de så svårt att hitta?
A: Einstein själv tvivlade gravitationsvågor någonsin skulle upptäckas med tanke på hur små de är.
Ringar
som avges av ett par som kretsar kring svarta hål, till exempel, skulle sträcka ut en
en miljon kilometer (621,000 mil) härskare på Jorden, med mindre än
storleken av en atom.
Vågor som kommer från tiotals miljoner ljusår
bort skulle sträcka och klämma en fyra kilometer lång ljuskägla som
de som används på den Avancerade Laser Interferometer Gravitationella Våg
Observatory (LIGO) i centrum av torsdagens meddelande, om
bredden av en proton.
Q: Hur har vi såg dem?
A: Så långt, gravitationsvågor har endast kunnat påvisas indirekt.
I
1974, fann forskarna att planeternas banor av ett par av neutronstjärnor i
vår galax, som cirklar runt ett gemensamt masscentrum, var blir mindre vid en
priser som överensstämmer med en förlust av energi genom gravitationella vågor.
Att
upptäckten fått Nobelpriset i Fysik, Nobelpriset i 1993. Experter säger att det första
direkt gravitationsvågor är sannolikt skänkt
samma ära.
Efter den Amerikanske fysikern Joseph Weber byggde den första
aluminium cylinder-baserade detektorer på 1960-talet, decennier av ansträngningar
följt med hjälp av teleskop, satelliter och laserstrålar.
Jord – och
rymdbaserade teleskop har utbildats på kosmiska bakgrundsstrålningen,
ett svagt sken av ljus som är kvar efter Big Bang, för belägg för det
att vara böjt och sträckt av gravitationsvågor.
För två år sedan,
Amerikansk astrofysiker meddelade att de hade äntligen identifierats
gravitationsvågor med hjälp av ett teleskop som kallas BICEP2, stationerad på
South Pole.
Men de senare var tvungna att erkänna att de gjort fel.
En annan metod innebär att upptäcka små förändringar i avstånd mellan objekt.
Gravitationell
vågor som passerar genom ett objekts förvränga dess form, stretching och
att klämma in det i den riktning som vågen är att resa, lämnar en
telltale, men mycket liten effekt.
Detektorer som LIGO och sin syster detektor Jungfrun i Italien, är utformade för att plocka upp sådana snedvridningar.
På
LIGO, forskare split laser-ljus i två vinkelräta balkar som
resor över flera kilometer för att avspeglas genom speglar tillbaka till
punkt där de började.
Någon skillnad i längden skulle peka på påverkan av gravitationsvågor.
I December förra året, den Europeiska rymdorganisationen lanserat en lab som heter Lisa Pathfinder att söka gravitationsvågor i rymden.
Källor: European Space Agency, Institute of Physics, LIGO, Natur.
Ladda ner Prylar 360 app för Android och iOS för att hålla dig uppdaterad med de senaste tekniska nyheterna, produkt
recensioner och exklusiva erbjudanden på populära mobiler.