เรารู้ว่าสาขาฟิสิกส์มีหลายแง่มุมที่ทำให้คนส่วนใหญ่เข้าใจได้ยาก หนึ่งในแง่มุมเหล่านี้คือ คลื่นความโน้มถ่วง. คลื่นเหล่านี้ถูกทำนายโดยนักวิทยาศาสตร์ อัลเบิร์ Einstein และพวกมันถูกค้นพบ 100 ปีหลังจากการทำนาย สิ่งเหล่านี้เป็นตัวแทนของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein
ดังนั้นเราจะอุทิศบทความนี้เพื่อบอกคุณทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงลักษณะและความสำคัญ
คลื่นความโน้มถ่วงคืออะไร
เรากำลังพูดถึงการเป็นตัวแทนของการรบกวนในอวกาศ - เวลาที่เกิดจากการมีอยู่ของร่างกายขนาดใหญ่ที่ถูกเร่งทำให้เกิดการขยายตัวของพลังงานในทุกทิศทางด้วยความเร็วแสง ปรากฏการณ์ของคลื่นความโน้มถ่วงทำให้อวกาศ - กาลเวลายืดออกโดยไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดการรบกวนด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่สามารถรับรู้ได้ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงเท่านั้น การรบกวนจากแรงโน้มถ่วงทั้งหมดสามารถแพร่กระจายด้วยความเร็วแสง
โดยปกติแล้วพวกมันจะถูกผลิตขึ้นระหว่างหน่วยอวกาศสองแห่งขึ้นไปซึ่งก่อให้เกิดการแพร่กระจายของพลังงานที่ขนส่งไปทุกทิศทาง เป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้อวกาศ - เวลาขยายตัวในลักษณะที่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงมีส่วนสำคัญอย่างมากในการศึกษาอวกาศผ่านคลื่นของมัน ด้วยเหตุนี้จึงสามารถเสนอแบบจำลองอื่น ๆ เพื่อให้เข้าใจพฤติกรรมของพื้นที่และลักษณะทั้งหมด
การค้นพบ
แม้ว่าหนึ่งในสมมติฐานสุดท้ายของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขาคือคำอธิบายของคลื่นความโน้มถ่วง แต่ก็ถูกตรวจพบในอีกหนึ่งศตวรรษต่อมา ด้วยประการฉะนี้ การมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงเหล่านี้ที่ไอน์สไตน์ชี้ให้เห็นนั้นสามารถยืนยันได้. ตามที่นักวิทยาศาสตร์ผู้นี้ระบุการดำรงอยู่ของคลื่นประเภทนี้มาจากรากศัพท์ทางคณิตศาสตร์ที่ระบุว่าไม่มีวัตถุหรือสัญญาณใดที่เร็วกว่าแสงได้
หนึ่งศตวรรษต่อมาในปี 2014 หอดูดาว BICEP2 ได้ประกาศการค้นพบและระเบียงของคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นระหว่างการขยายตัวของจักรวาลใน บิ๊กแบง. ไม่นานหลังจากข่าวนี้อาจปฏิเสธได้เมื่อเห็นว่านี่ไม่ใช่เรื่องจริง
หนึ่งปีต่อมานักวิทยาศาสตร์ของการทดลอง LIGO สามารถตรวจจับคลื่นเหล่านี้ได้ ด้วยวิธีนี้พวกเขาจึงมั่นใจในการเข้าร่วมเพื่อประกาศข่าว ด้วยประการฉะนี้ แม้ว่าการค้นพบนี้จะเกิดขึ้นในปี 2015 แต่ก็ประกาศในปี 2016
ลักษณะสำคัญและต้นกำเนิดของคลื่นความโน้มถ่วง
มาดูกันว่าอะไรคือลักษณะที่เป็นตัวแทนมากที่สุดที่ทำให้คลื่นความโน้มถ่วงเป็นการค้นพบที่สำคัญที่สุดในสาขาฟิสิกส์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สิ่งเหล่านี้เป็นการรบกวนที่เปลี่ยนแปลงขนาดของเวลา - อวกาศในลักษณะที่สามารถขยายขนาดได้โดยไม่ยอมให้กลับสู่สภาพเดิม ลักษณะสำคัญคือสามารถแพร่กระจายด้วยความเร็วแสงและทุกทิศทาง เป็นคลื่นตามขวางและสามารถโพลาไรซ์ได้ ซึ่งหมายความว่ามันมีฟังก์ชันแม่เหล็กด้วย
คลื่นเหล่านี้สามารถขนส่งพลังงานด้วยความเร็วสูงและในพื้นที่ห่างไกลมาก บางทีข้อสงสัยประการหนึ่งที่เกิดขึ้นเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงก็คือไม่สามารถระบุที่มาได้อย่างครบถ้วน สามารถปรากฏในความถี่ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความรุนแรงของแต่ละความถี่
แม้ว่าจะไม่ชัดเจนนัก แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามที่จะระบุว่าคลื่นความโน้มถ่วงเกิดขึ้นได้อย่างไร มาดูกันว่ามีสถานการณ์ใดบ้างที่สามารถเกิดขึ้นได้:
- เมื่อวัตถุในอวกาศที่มีมวลสูงมากสองตัวขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์กัน มวลเหล่านี้จะต้องมีขนาดใหญ่มากเพื่อให้แรงโน้มถ่วงมีผล
- ผลคูณของการโคจรของหลุมดำสองหลุม
- เกิดขึ้นได้จากการชนกันของกาแลคซีสองแห่ง เห็นได้ชัดว่านี่เป็นสิ่งที่ไม่ได้เกิดขึ้นทุกวัน
- พวกมันสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อวงโคจรของนิวตรอนสองตัวมารวมกัน
การตรวจจับและความสำคัญ
ตอนนี้เรามาวิเคราะห์สั้น ๆ ว่านักวิทยาศาสตร์ของ LIGO สามารถระบุประเภทของคลื่นเหล่านี้ได้อย่างไร เราทราบดีว่าสิ่งเหล่านี้ก่อให้เกิดการรบกวนของขนาดกล้องจุลทรรศน์และสามารถตรวจจับได้โดยอุปกรณ์ขั้นสูงในเทคโนโลยีเท่านั้น ฉันต้องจำไว้ด้วยว่าอุปกรณ์เหล่านี้มีความละเอียดอ่อนมาก พวกเขารู้จักกันในชื่อของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ พวกมันประกอบด้วยระบบของอุโมงค์ที่ห่างกันหลายกิโลเมตรและเรียงกันเป็นรูปตัว L เลเซอร์จะผ่านอุโมงค์ที่มีความยาวเป็นกิโลเมตรซึ่งกระเด็นออกจากกระจกและรบกวนเวลาข้าม เมื่อเกิดหนังสติ๊กแรงโน้มถ่วงสามารถตรวจจับได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยการเปลี่ยนรูปในอวกาศ - เวลา การก่อตัวที่เสถียรเกิดขึ้นระหว่างกระจกที่พบในอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์
เครื่องมืออื่น ๆ ที่สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงคือกล้องโทรทรรศน์วิทยุ กล้องโทรทรรศน์วิทยุดังกล่าวสามารถวัดแสงจากพัลซาร์ ความสำคัญของการตรวจจับคลื่นประเภทนี้คือสิ่งที่ช่วยให้มนุษย์สามารถสำรวจจักรวาลได้ดีขึ้น และด้วยคลื่นเหล่านี้คุณสามารถได้ยินการสั่นสะเทือนที่ขยายตัวในอวกาศ - เวลา การค้นพบคลื่นเหล่านี้ทำให้เข้าใจได้ว่าเอกภพสามารถเปลี่ยนรูปได้และความผิดปกติทั้งหมดจะขยายตัวและหดตัวไปทั่วอวกาศด้วยรูปคลื่น
ควรสังเกตว่าคลื่นความโน้มถ่วงจะก่อตัวขึ้นจะต้องสร้างกระบวนการที่รุนแรงเช่นการชนกันของหลุมดำ ต้องขอบคุณการศึกษาคลื่นเหล่านี้ซึ่งสามารถหาข้อมูลได้ว่าเหตุการณ์และหายนะเหล่านี้เกิดขึ้นในจักรวาล ปรากฏการณ์ทั้งหมดสามารถช่วยให้เข้าใจและอธิบายกฎพื้นฐานมากมายในสาขาฟิสิกส์ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถให้ข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับอวกาศที่มาของมันและดาวที่ทำให้เสียรูปหรือหายไปได้อย่างไร ข้อมูลทั้งหมดนี้ได้มาเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหลุมดำ ตัวอย่างของคลื่นความโน้มถ่วง พบได้จากการระเบิดของดาวฤกษ์การชนกันของอุกกาบาตสองก้อนหรือเมื่อหลุมดำก่อตัว. นอกจากนี้ยังพบได้ในการระเบิดของซูเปอร์โนวา
ฉันหวังว่าข้อมูลนี้จะทำให้คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงและลักษณะของคลื่นได้