Bangavimo dinamika. Naršymo meniu

Na gerai, paskutinis teiginys visai ne prie ko, priešpaskutinis irgi, bet paskaičius kai kuriuos žiniasklaidos pranešimus, gali bangavimo dinamika pasirodyti, kad įvyko didžiulis stebuklas.

Tikrai nenoriu sumenkinti atradimo reikšmės — jis yra svarbus ir daug prisidės prie mūsų supratimo apie Visatos pradžią ir veiklą, bet kalbėti apie Nobelio premiją ypač šių metų dar tikrai anksti.

Tačiau bangavimo dinamika sau už akių, apie viską pasistengsiu papasakoti nuosekliai.

Partneriai

Tik iškart įspėju, kad čia kalbėsiu apie dalykus, apie kuriuos pats žinau tik iš magistrantūros modulių ir populiarių straipsnių bei knygų, todėl tikrai nesu specialistas.

Šitą rašinį vertinkite skeptiškai : Kas yra gravitacinės bangos? Kad šitai suprastume, reikia žinoti tam tikrus bendrosios reliatyvumo teorijos pagrindus. Pagal šią bangavimo dinamika, erdvė ir laikas yra susiję į vieną foninę terpę, erdvėlaikį, kurio savybės geometrija priklauso nuo to, kokie objektai jame yra ir kaip jie juda.

Dažnai naudojamas palyginimas, kad erdvėlaikis bangavimo dinamika tarsi ištemptas tinklas, ant kurio padėjus masyvų objektą, tinklas yra ištempiamas ir susidaro duobė. Analogija, kaip ir visos kitos, nėra visiškai teisinga, bet pakankamai neblogai paaiškina tai, ko mums reikia.

Dabar įsivaizduokime objektą, judantį šiame erdvėlaikyje.

Jo sukuriamas įdubimas juda kartu su objektu, į objekto padėties pokyčius reaguoja šviesos greičiu. Šitai dar galima įsivaizduoti taip: jei į populiariausios dvejetainės parinktys pasaulyje vandens čiužinį bakstelėsime pirštu, čiužinys toje vietoje įdubs; jei bangavimo dinamika judinsime, įdubimas judės kartu. Tačiau jei pirštą judinsime labai greitai, čiužinys pradės banguoti, nes nespės prisitaikyti prie greitai kintančio įspaudimo; iš tikro bangavimas vyko ir pirštą judinant lėčiau, bet jo nebuvo įmanoma pamatyti.

Panašiai yra ir su erdvėlaikiu: jei masyvus objektas juda ne tiesia linija, erdvėlaikis ima banguoti, o kuo didesnis judėjimo greitis, tuo stipresnis bangavimas. Vienas iš greičiausio netiesaus judėjimo atvejų yra neutroninių žvaigždžių ir juodųjų skylių susiliejimai.

Šie objektai yra tokie tankūs, kad prieš susiliedami bangavimo dinamika aplink kitą sukasi didžiuliais greičiais ir turėtų sukelti aplink save erdvėlaikio bangas.

Šios bangos ir vadinamos gravitacinėmis. Gravitacinių bangų egzistavimą numatė tas pats Einšteinas, kuris ir sukūrė bendrąją reliatyvumo teoriją. Tačiau tas bangas aptikti yra velniškai sudėtinga, nes jų sukeliami pokyčiai aplinkoje yra menkučiai.

Iki šiol buvo tik vienas netiesioginis šių bangų egzistavimo įrodymas; dabartinis atradimas irgi yra netiesioginis bangavimo dinamika, bet visiškai kitoks ir svaresnis. Tiesioginis ir netiesioginis aptikimas Gravitacinės bangos poveikis aplinkai yra erdvėlaikio geometrijos pakeitimas.

• Jump to navigation Jump to search Termoklina — siauras sluoksnis dideliame vandens tūryje, pasižymintis staigesne vandens temperatūros kaita su gyliu nei kiti vandens sluoksniai.
• Biplane sistemos uždarbis interneto apžvalgose

Bangavimo dinamika vaizdžiai kalbant, praeidama banga truputį sutraukia erdvėlaikį, taigi atstumai tarp objektų sumažėja, o bangai praėjus vėl grįžta į pradinę būseną. Iš principo išmatuoti tokį pokytį yra įmanoma — tereikia poros objektų, tarp kurių galime labai tiksliai išmatuoti atstumą.

Tą padaryti galima su lazeriais. Nors jau daugelį metų bandoma sukurti detektorius— ir stovėsiančius Žemėjeir kilsiančius į kosmosą  — kurie pajėgtų bangavimo dinamika tokius pokyčius išmatavimui labai padėtų pokyčių koreliacija, t.

Visgi gravitacinės bangos turi ir kitokių poveikių, kuriuos aptikti yra gerokai lengviau. Bet kokia daugianarė sistema skleidžia gravitacines bangas.

Šios bangos išsineša dalį sistemos energijos, todėl aplink bendrą masės centrą besisukančių objektų orbitos po truputį kinta darosi labiau ištęstos ir artėja prie centrotrumpėja sukimosi periodas.

Astronaujiena. Banguojanti gravitacija besipučiančioje Visatoje – Konstanta

Žemės-Saulės sistema dėl gravitacinių bangų praranda maždaug po džaulių per sekundę t. Tačiau kompaktiškų objektų orbitos gali pakisti pastebimai. Viena tokių objektų rūšis yra pulsarai — periodiškai mūsų link švystelinčios neutroninės žvaigždės.

Aplink bendrą masės centrą sistemos narės apsisuka per bangavimo dinamika mažiau nei aštuonias valandas, o pats pulsaras aplink savo ašį — per Taip, pulsarų švystelėjimai yra tokie reguliarūs, kad jų sukimosi spartą galima išmatuoti šitaip tiksliai. Stebėdami sistemą matome ir tai, kad signalai iš bangavimo dinamika ateina ne visai vienodais intervalais, o periodiškai kinta — tai reiškia, kad pulsaras kartais yra arčiau mūsų, o kartais — toliau, dėl judėjimo orbitoje.

Ilgą laiką stebėję pulsaro signalus, mokslininkai nustatė, kad sistemos sukimosi periodas po truputį mažėja: per 30 metų nuo ųjų iki ųjų sumažėjo maždaug iomis sekundėmis. Pokytis nedidelis, bet tiksliai atitinka tokį, koks turėtų būti dėl gravitacinių bangų spinduliavimo. Už šį atradimą ir kitus pulsaro tyrimus aisiais metais paskirta Nobelio premija laiko kelionių nebuvo, tiesiog efektas puikiai matėsi ir iš dešimties metų duomenų. Dabartinis atradimas remiasi kitu netiesioginiu galima sakyti, mažiau netiesioginiu gravitacinių bangų poveikiu, kuris susijęs su pačia Visatos egzistavimo pradžia, vadinamąja infliacijos epocha.

Visatos valiutos nuvertėjimas? Aišku, pamatyti to, kas dėjosi taip seniai, negalime — vaizdą užstoja kosminė foninė spinduliuotėtaigi negalime ir būti tikri, kad infliacija vyko.

19 komentarų

Šis procesas ir jį aiškinantis modelis buvo sugalvoti aštuntajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje. Infliacija sėkmingai išsprendžia keletą Didžiojo sprogimo teorijos problemų kosminės foninės spinduliuotės vienodumo, erdvės neiškreiptumo ir pan.

Palyginimui nuo infliacijos pabaigos iki dabar Visata išaugo panašiai tiek, kiek ir per infliaciją. Bangavimo dinamika plėtimasis išlygino praktiškai visus netolygumus, buvusius Visatoje, o tuos, kurių neišlygino, išplėtė taip smarkiai, kad mes skirtumų pamatyti nebeturime galimybės. Taip pat infliacijos metu turėjo atsirasti gravitacinių bangų. Nebandysiu apsimetinėti, kad suprantu, kaip tai įvyko, tik pasakysiu, kad šis procesas yra susijęs su kvantinės mechanikos ir bendrosios reliatyvumo teorijos sandūra.

Visgi įvyko taip, kad po infliacijos gravitacinės bangos ir jų ištampytas erdvėlaikis tapo pakankamai dideli, kad turėtų aptinkamą poveikį tolesnei Visatos raidai.

Bent jau taip prognozuoja teorija, o šią prognozę galima patikrinti, stebint kosminės foninės spinduliuotės temperatūros svyravimus ir poliarizaciją. Poliarizuoti fotonai Šviesos bangos yra skersinės; tai reiškia, kad bangą sudarantys elektrinis ir magnetinis laukai svyruoja statmenai bangos judėjimo krypčiai kita skersinė banga, kurią pamatyti galima labai paprastai, yra vizginama virvė arba banga vandens paviršiuje; kitokios — išilginės — bangos pavyzdys yra garso banga arba banga, judanti per ilgą minkštą bangavimo dinamika.

Krypčių, statmenų judėjimo krypčiai, iš principo yra be galo daug; tiesiog šiaip paleistame šviesos sraute kiekviena banga vibruoja skirtingoje plokštumoje nors visos juda viena kryptimi. Maža to, net ir kiekvienos atskiros bangos bangavimo dinamika kryptis nuolat kinta.

Tačiau kartais bangų svyravimai gali tapti labiau struktūrizuoti, pavyzdžiui, svyravimas gali susitelkti į vieną plokštumą. Tokia banga yra vadinama poliarizuota.

Jei svyravimas yra vienoje plokštumoje, poliarizacija vadinama linijine, nes bangavimo dinamika lygiagrečiai bangos sklidimo krypčiai, elektrinio lauko vektorius svyruoja vienoje linijoje. Būna ir kitokia poliarizacija — apskritiminė arba elipsinė.

Banga gali būti ir dalinai poliarizuota, tai reiškia, kad kažkuria viena kryptimi svyruojama tik šiek tiek daugiau, nei kitomis.

Suteikti šviesai bent dalinę poliarizaciją yra visai nesudėtinga. Paprasčiausias įžambiai krintančio spindulio atsispindėjimas nuo paviršiaus šviesą šiek tiek poliarizuoja, nes bangos, svyruojančios viena kryptimi, bangavimo dinamika prasčiau, nei svyruojančios kita. Taip pat ir eidamos pro terpės sutankėjimą ar praretėjimą, bangos yra šiek tiek poliarizuojamos. Tokie sutankėjimai pirmykštėje Visatoje poliarizavo ten lakstančius fotonus, o ši poliarizacija turėtų būti matoma kosminėje foninėje spinduliuotėje.

Yra du foninės spinduliuotės poliarizacijos tipai, kurie skiriasi tuo, kaip danguje išsidėsčiusios bangų poliarizacijos kryptys. Pirmasis, vadinamas E tipu, turėtų būti matomas kaip įvairių dydžių apskritimai, o antrasis, arba B, tipas — kaip spiralės žr. Taip pat E tipo poliarizacija yra simetriška, B tipo — ne.

Nuorodos kopijavimas

Ir, kas svarbiausia, E tipo poliarizaciją sukuria tankio netolygumai pirmykštėje Visatoje, o B tipo poliarizacijos jie sukurti negali. Vienintelis žinomas tokios poliarizacijos pirmykštėje Visatoje šaltinis — gravitacinės bangos, atsiradusios infliacijos metu. Kairėje — E tipo poliarizacijos apskritimas, dešinėje — B tipo. Detektorius matuoja ateinančių spindulių poliarizaciją. Stebėjimai, reikalingi šiam atradimui pasiekti, buvo daromi metais, duomenų reikėjo daug, nes poliarizacija, o ypač jos skirtumai skirtingose dangaus vietose, yra labai menka.

• Juo akcentuojamos KU vertybės, pabrėžiamos stiprybės bei išryškinamas unikalumas.
• Ta onlne greitas pinigų uždirbimas

Be to, reikėjo atsijoti pirmykštę poliarizaciją nuo spindulių poliarizavimo jiems keliaujant pro Visatos platybes. Judėdami pro galaktikų spiečius, spinduliai taip pat yra šiek tiek poliarizuojami.

Be bangavimo dinamika, E tipo poliarizacija dėl sąveikos su medžiaga po truputį virsta į B tipą. O dar ir mūsų Galaktikoje esantys objektai spinduliuoja šiek tiek poliarizuotų mikrobangų. Visgi visus šiuos trukdžius pavyko pašalinti arba įvertinti jų poveikį ir gautas rezultatas, kurį matote žemiau. BICEP2 išmatuotas poliarizacijos signalas kairėje ir sumodeliuotas signalas, kuris būtų gaunamas iš pirmykščių tankio netolygumų bei spinduliuotės sąveikos su medžiaga dešinėje.

Viršuje bangavimo dinamika E tipo poliarizacijos signalas, apačioje — B tipo. Iškart akivaizdu, kad stebima B tipo poliarizacija yra gerokai stipresnė, bangavimo dinamika sumodeliuota. Tai reiškia, kad egzistuoja kažkoks modelyje neįvertintas B tipo poliarizacijos šaltinis.