რატომ არის მნიშვნელოვანი გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა?

მე -17 საუკუნის ბოლო ნაწილში მსოფლიოში პირველი ფიზიკოსი სერ ისაკ ნიუტონი გაფართოვდა გალილეოს ნაშრომში ნათქვამია, რომ გრავიტაციული ტალღები უფრო სწრაფად მოგზაურობდნენ, ვიდრე სხვა დანარჩენში სამყარო მაგრამ 1915 წელს აინშტაინმა სადავო გახადა ნიუტონის ფიზიკის ეს კონცეფცია, როდესაც გამოაქვეყნა ფარდობითობის ზოგადი თეორია და გამოთქვა ვარაუდი, რომ ვერაფერი იმოძრავებს უფრო სწრაფად ვიდრე სინათლის სიჩქარე, თუნდაც გრავიტაციული ტალღები.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

გრავიტაციული ტალღების მნიშვნელობა:

• იხსნება ახალი ფანჯარა კოსმოსში
• ადასტურებს აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობის თეორიას
• უარყოფს ნიუტონის თეორიას, რომ გრავიტაციული მოვლენები ყველგან ერთდროულად ხდება
• გრავიტაციული ტალღის სპექტრის აღმოჩენისკენ
• შეიძლება გამოიწვიოს პოტენციური ახალი მოწყობილობები და ტექნოლოგიები

2015 წლის 14 სექტემბერს, როდესაც პირველად გაზომვადი გრავიტაციული ტალღები მიაღწიეს დედამიწას ზუსტად იმ დროს, როდესაც სინათლის ტალღები 1.3 მილიარდი წლის წინ სამყაროს პირას ორი შავი ხვრელის შეჯახებიდან, აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობის თეორიამ დაამტკიცა სწორია იზომება ლაზერული ინტერფერომეტრის გრავიტაციული ტალღის ობსერვატორიით აშშ – ში, ქალწულების დეტექტორი ევროპაში და 70 – მდე კოსმოსური და სახმელეთო ტელესკოპი და ობსერვატორია. ტალღებმა ფანჯარა გახსნა გრავიტაციული ტალღების სპექტრში - ახალი სიხშირის ზოლი - რომლის საშუალებითაც მეცნიერები და ასტროფიზიკოსები ახლა მოუთმენლად ათვალიერებენ ქსოვილს სივრცე-დრო.

აშშ – ში, LIGO– ს ობსერვატორიები ვაშინგტონში, ლივინგსტონში, ლუიზიანასა და ჰანფორდში, სხედან. შენობები ზემოდან L- ს ჰგავს ორი ფრთით, რომლებიც პერპენდიკულარული მიმართულებით 2 1/2 მილის სიგრძეზეა გამაგრებული ობსერვატორიის შენობების 90 გრადუსიანი ბილიკი, სადაც განთავსებულია ლაზერი, სხივი-გამყოფი, სინათლის დეტექტორი და კონტროლი ოთახი

თითოეული ფრთის ბოლოს დაყენებული სარკეებით, ლაზერის სხივი - ორად გაყოფილი - სიჩქარით მიდის თითოეულ მკლავზე და მოხვდება მასზე ირეკლავს ბოლოს და თითქმის მყისიერად იბრუნებს უკან, როდესაც იგი არ აღმოაჩენს გრავიტაციულ ტალღას. მაგრამ როდესაც გრავიტაციული ტალღა ობსერვატორიაში გადის და ფიზიკურ სტრუქტურაზე გავლენას არ ახდენს, ის ამახინჯებს გრავიტაციულ ველს და გაჭიმავს სივრცე-დროის ქსოვილს ერთზე ობსერვატორიის მკლავი და ახდენს მას მეორეზე, რის შედეგადაც ერთ-ერთი გაყოფილი სხივი ბრუნდება ბრუნვაში უფრო ნელა, ვიდრე სხვა, ქმნის მცირე სიგნალს მხოლოდ სინათლის დეტექტორს გავზომოთ.

ორივე ობსერვატორია ერთდროულად ფუნქციონირებს, თუმცა გრავიტაციული ტალღები ოდნავ განსხვავდება ჯერ და მიაწოდეთ მეცნიერებს სივრცეში ორი მონაცემების წერტილი, რათა სამგანზომილებიანი გახდნენ და დაუბრუნდნენ ღონისძიებას ადგილმდებარეობა

ნიუტონს სჯეროდა, რომ როდესაც დიდი მასა მოძრაობს სივრცეში, მთელი გრავიტაციული ველიც მყისიერად მოძრაობს და გავლენას ახდენს გრავიტაციულ სხეულზე სამყაროში. მაგრამ აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია ვარაუდობს, რომ ეს მცდარი იყო. იგი ირწმუნებოდა, რომ არანაირი ინფორმაცია კოსმოსში რაიმე მოვლენისგან ვერ იმოძრავებს უფრო სწრაფად ვიდრე სინათლის სიჩქარე - ენერგია და ინფორმაცია - მათ შორის დიდი სხეულების მოძრაობა კოსმოსში. მისმა თეორიამ თქვა, რომ გრავიტაციული ველის ცვლილებები სინათლის სიჩქარით იმოძრავებს. როგორც აუზში კლდის გადაყრა, როდესაც ორი შავი ხვრელი ერწყმის, მაგალითად, მათი მოძრაობა და კომბინირებული მასა იწვევს მოვლენას, რომელიც ტალღებს სივრცე-დროის უწყვეტობაში და ამყარებს ქსოვილს სივრცე-დრო.

გამოქვეყნების დროს, სულ ოთხი მოვლენაა, რომელშიც ორი შავი ხვრელი ერწყმის ერთმანეთს სხვადასხვა ადგილას სამყარომ მრავალ შესაძლებლობას მისცა მეცნიერებს სიზუსტისა და გრავიტაციული ტალღების გაზომვის გარშემო მდებარე ობსერვატორიებზე სამყარო როდესაც მინიმუმ სამი ობსერვატორია გაზომავს ტალღებს, ხდება ორი მნიშვნელოვანი მოვლენა: პირველი, მეცნიერებს შეუძლიათ უფრო ზუსტად განსაზღვრონ მოვლენის წყარო ცა და მეორე, მეცნიერებს შეუძლიათ დააკვირდნენ ტალღებით გამოწვეულ სივრცის დამახინჯების ნიმუშებს და შეადარონ ისინი ცნობილ გრავიტაციულ თეორიები. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ტალღები ახდენს სივრცისა და გრავიტაციული ველების ქსოვილის დამახინჯებას, ისინი ფიზიკურ მატერიასა და სტრუქტურებში გადიან, მცირედ ან შესამჩნევი ეფექტით.

ეს ეპიკური მოვლენა მოხდა აინშტაინის 100 წლის იუბილესთან დაკავშირებით, როდესაც მან აჩვენა მისი ზოგადი ფარდობითობის თეორია სამეფო პრუსიის მეცნიერებათა აკადემიაში 1915 წლის 25 ნოემბერს. როდესაც მკვლევარებმა 2015 წელს გაზომეს როგორც გრავიტაციული, ასევე მსუბუქი ტალღები, მან გახსნა კვლევის ახალი დარგი განაგრძობს ასტროფიზიკოსების, კვანტური ფიზიკოსების, ასტრონომებისა და სხვა მეცნიერების ენერგიას პოტენციალი.

წარსულში, ყოველ ჯერზე, როდესაც მეცნიერებმა ელექტრომაგნიტური სპექტრის ახალი სიხშირის ზოლი აღმოაჩინეს, მაგალითად, მათ და სხვებმა აღმოაჩინეს და შექმნეს ახალი ტექნოლოგიები, მოწყობილობები, როგორც რენტგენის აპარატები, რადიო და სატელევიზიო მოწყობილობები, რომლებიც მაუწყებლობენ რადიოტალღური სპექტრიდან, ვოკი-ტოკიებით, ლორიანი რადიოებით, საბოლოოდ მობილური ტელეფონებით და სხვა მოწყობილობები ის, რაც გრავიტაციული ტალღების სპექტრს მოუტანს მეცნიერებას, აღმოჩენას კვლავ ელის.