nwp.org.pl grawitacja
Co więcej
Co więcej, fale grawitacyjne mogą się rozchodzić w ośrodku, który pochłania wszystkie postacie promieniowania elektromagnetycznego. Podobnie jak promieniowanie rentgenowskie pozwala lekarzowi zajrzeć do wnętrza ciała pacjenta przez tkanki, które nie przepuszczają światła, tak fale grawitacyjne powinny umożliwić badaczom obserwację zjawisk astrofizycznych nie dających się zobaczyć w żaden inny sposób. Fal grawitacyjnych nie zarejestrowano dotąd bezpośrednio, niemniej obserwacje astronomiczne potwierdzają, że fale takie generowane są przez pary hipergęstych obiektów, jak gwiazdy neutronowe i czarne dziury, które poruszając się po spiralnej trajektorii, wzajemnie na siebie spadają. Plazma, która wypełniała Wszechświat w ciągu pierwszych 300 ...
Cudowna podróż
NIE ULEGAŁO WĄTPLIWOŚCI, że najważniejszym elementem takiej misji powinien być orbiter przeznaczony do badań atmosfery Saturna, jego pierścieni, księżyców i magnetosfery Długo jednak dyskutowano, czy próbnik atmosferyczny zrzucić na Saturna, Tytana czy też na oba ciała. Gdy ostatni wariant okazał się zbyt kosztowny, wybrano Tytana. Przesądziły o tym niezwykle interesujące informacje o jego atmosferze, jakie zdobyto podczas misji Voyagera 1. W 1985 roku ESA miała już opracowany projekt próbnika przystosowanego do słabej grawitacji i gęstej atmosfery Tytana. Kierownictwo agencji nazwało próbnik imieniem Christiaana Huygensa, XVIIwiecznego holenderskiego astronoma, odkrywcy Tytana. Orbiter, skonstruowany w ...
Daleka przyszłość
To jednak sprawa dalekiej przyszłości, na razie bowiem nie potrafimy wytwarzać czarnych dziur, choćby najmniejszych. W istocie każdy eksperymentalny test pętlowej grawitacji kwantowej wydaje się zadaniem niezwykle karkołomnym technicznie. Problem polega na tym, że efekty przewidziane przez tę teorię stają się znaczące dopiero przy skalach rzędu długości Plancka, ze względu na znikomość kwantów powierzchni i objętości. Jest to o 16 rzędów wielkości mniej niż skala zjawisk badanych w największych akceleratorach cząstek elementarnych (im mniejsze odległości, tym większe energie wchodzą w grę). Ponieważ zejście na poziom skali Plancka w akceleratorach jest nierealne, wielu ...
Efektowne krzywobranie
BRANA EFEKTYWNIE IZOLUJE SIĘ w ten sposób od dodatkowych wymiarów. Jeśli grawiton o pośredniej długości fali próbuje się wydostać lub przeniknąć do brany, cząstki w jej obrębie przemieszczają się i udaremniają to. Grawitony tym samym zmuszone zostają do poruszania się wzdłuż brany, a zatem oddziaływania grawitacyjne spełniają prawo odwrotnych kwadratów. Jednak grawitony o dużej długości fali potrafią swobodnie przemierzać dodatkowe wymiary. Nie odgrywają one większej roli na małych odległościach, zaczynają natomiast dominować w skali rzędu własnej długości fali. Prawo grawitacji staje się wówczas coraz bliższe prawu odwrotnych sześcianów (jeśli tylko jeden z ...
Sedno sprawy
Sedno sprawy tkwi w tym, że w konsekwencji silnego zakrzywienia dodatkowe wymiary mają skończoną objętość, pomimo że rozciągają się w nieskończoność. A w jaki sposób nieskończona przestrzeń może mieć skończoną objętość? Wyobraźmy sobie, że wlewamy dżin do znajdującego się w kie Uszku bez dna martini. Promień tego kieliszka maleje odwrotnie proporcjonalnie do głębokości, do napełnienia go wystarczy więc w takim przypadku skończona ilość dżinu. Ze względu na krzywiznę kieliszka większość jego objętości znajduje się u góry. Jest to sytuacja bardzo podobna do tej, z jaką mamy do czynienia w modelu RandallSundruma. Objętość ...
Galaktyka
Jeżeli w momencie wyemitowania mikrofalowego promieniowania tła fala grawitacyjna rozciągała obszar z plazmą w naszym kierunku tzn. w kierunku tych rejonów Wszechświata, z których następnie powstała nasza Galaktykapromieniowanie z tego obszaru będzie przesunięte ku niebieskiej części widma, gdyż nastąpiło skrócenie długości fali (co spowodowało jednocześnie niewielki wzrost temperatury w tym obszarze). I odwrotnie, jeśli fala grawitacyjna powodowała ściskanie obszaru plazmy wzdłuż linii widzenia podczas emitowania mikrofalowego promieniowania tła, będzie wydawało się ono bardziej czerwone, gdyż zostało przesunięte ku dłuższym falom (i niższej temperaturze). Badając niebieskie i czerwone plamy w tym tle które ...
Gustafson
"Mieliśmy dziś w Hanford ciężką noc" raportuje Gustafson, wyliczając kłopoty z odmawiającymi posłuszeństwa komputerami i "szumiącą" elektroniką. Detektor w Luizjanie zachowuje się bardziej przewidywalnie. W nocy pracuje całkiem równo, jednak o 6:30 rano, kiedy na oddalonej kilka kilometrów od obserwatorium międzystanowej autostradzie nr 12 wzmaga się ruch, a w pobliskich lasach pod piłami drwali zaczynają padać sosny, linia obrazująca pracę detektora zamiera. GEO, z krótszymi 600metrowymi ramionami i mniejszą czułością, pracuje wzorowo przez ponad 90% czasu. Dla naukowców ważne jest jednak, by wszystkie trzy instrumenty pracowały jednocześnie, tymczasem w ostatnich dwóch tygodniach ...
Kosmolodzy nie potrafią
Niestety, kosmolodzy nie potrafią wyznaczyć tego momentu, gdyż nie wiedzą, co spowodowało inflację. Niektórzy fizycy uważają, że inflacja rozpoczęła się, gdy trzy fundamentalne oddziaływania silne, słabe i elektromagnetyczneoddzieliły się wkrótce po powstaniu Wszechświata. Zgodnie z tą teorią w momencie narodzin Wszechświata te trzy oddziaływania były nierozróżnialne, ale rozdzieliły się 10~38 s po Wielkim Wybuchu i ten proces w jakiś sposób spowodował gwałtowne rozszerzanie się Wszechświata. Jeśli ta teoria jest poprawna, to inflacja rozpoczęła się przy energii rzędu 10151016 GeV. (1 GeV to energia, jaką uzyska elektron po pokonaniu różnicy potencjału 109 V; ...
Pierwsze wyniki
Pierwsze wyniki przeszło rocznych obserwacji prowadzonych z odległego od Ziemi o 1.5 min km miejsca głęboko w przestrzeni kosmicznej zostały opublikowane pod koniec stycznia 2003 roku. Przygotowywana przez Europejską Agencję Kosmiczną sonda Planck, która zostanie wystrzelona w 2007 roku, pozwoli określić własności tego promieniowania jeszcze dokładniej. Kosmolodzy spodziewają się, że obserwacje te dostarczą niezwykle cennych informacji o wczesnym Wszechświecie. W szczególności badacze mają nadzieję na znalezienie bezpośredniego śladu po epoce inflacyjnej. Najważniejszym dowodem przysłowiową dymiącą strzelbą byłoby zaobserwowanie inflacyjnych fal grawitacyjnych. W 1918 roku Albert Einstein przewidział istnienie fal grawitacyjnych jako konsekwencję ...
Polaryzacja
Fale grawitacyjne natomiast mają wewnętrzną orientację, gdyż rozchodzą się jako zaburzenia lewo lub prawoskrętne. Wzór utworzony w wyniku polaryzacji spowodowanej przez fale grawitacyjne będzie wyglądał jak przypadkowa superpozycja wielu wirów o różnych rozmiarach. Badacze mówią, że taki rozkład ma różną od zera rotację, natomiast pierścienie i promieniste wzory wytwarzane przez niejednorodności w rozkładzie masy mają zerową rotację. Jednak nawet najwprawniejsze oko obserwatora nie będzie w stanie stwierdzić, czy rozkład polaryzacji taki jak na stronie 83 ma zerową rotację, czy nie. Na szczęście rozszerzona analiza Fouriera technika matematyczna pozwalająca na rozłożenie obrazu na ...
Poważny problem
W 1917 roku Albert Einstein stanął przed poważnym problemem, na który natknął się, próbując pogodzić swoją nową teorię grawitacji, ogólną teorię względności, z ówczesną ograniczoną wiedzą o Wszechświecie. Podobnie jak większość jemu współczesnych był przekonany, że Wszechświat jest statyczny (ani się nie rozszerza, ani nie kurczy). Niestety, zgodnie z ogólną teorią względności ten pożądany przez wszystkich stan był nieosiągalny. W desperacji Einstein ad hoc wprowadził do swych równań człon kosmologiczny, który przeciwstawiał się grawitacji i umożliwiał uzyskanie rozwiązania statycznego. Dwanaście lat później amerykański astronom Edwin Hubble odkrył jednak, że Wszechświat jest daleki ...
Preczyja pomiarów
Fizycy zwykli patrzeć na astronomów z góry. Zafascynowani niezwykłą precyzją pomiarów w elektrodynamice kwantowej, fizyce jądrowej czy ciele stałym, w których wyniki często podawane są z dziewięcioma czy dziesięcioma cyframi znaczącymi, niełatwo przyznawali obserwacjom nieba równy status. Jeszcze kilka lat temu podstawowe parametry w kosmologii, jak skale odległości, wiek czy tempo rozszerzania się Wszechświata (stała Hubblea), były znane z dokładnością do kilkudziesięciu procent, a średnia gęstość materii z dokładnością zaledwie do czynnika kilkadziesiąt! Ale fantastyczny rozwój technik obserwacyjnych zmienił tę sytuację. Dziś radiowe obserwacje pulsarów skutecznie rywalizują z laboratoryjnymi zegarami atomowymi o ...
Problem hierarchi
Przypomnijmy, że dla dwóch dodatkowych wymiarów problem hierarchii znika, gdy są one większe od milimetra. Pomiary pola grawitacyjnego mogłyby zatem wykryć odstępstwa od newtonowskiego prawa odwrotności kwadratu odległości, które dla odległości około milimetra powinno zostać zastąpione przez prawo odwrotności czwartej potęgi odległości. Rozszerzenie zakresu podstawowych badań doprowadziło do odkrycia wielu innych potencjalnych odstępstw od prawa powszechnego ciążenia Newtona, a najbardziej interesująca jest ewentualność pojawienia się siły odpychającej milion razy silniejszej od grawitacji, działającej między masami odległymi o mniej niż milimetr. Laboratoryjne doświadczenia, w których wykorzystuje się specjalnie skonstruowane detektory już się rozpoczęły; ...
Przewidywania i testy
PRZEDSTAWIŁEM POKRÓTCE, CO pętlowa grawitacja kwantowa mówi o czasie i przestrzeni w skali Plancka, lecz teorii tej nie jesteśmy stanie zweryfikować bezpośrednio w tak małej skali. Jakże zatem w ogóle ją sprawdzić? Jednym z ważnych testów jest stwierdzenie, czy klasyczną ogólną teorię względności da się uzyskać z pętlowej grawitacji kwantowej jako jej przybliżenie. Innymi słowy, jeśli sieci spinowe potraktować jako włókna, z których utkany jest materiał przestrzeni, to pytanie owo jest analogiczne do kwestii, czy da się wyznaczyć właściwości takiego materiału przez uśrednienie właściwości tysięcy takich włókien. Czy jeśli uśrednimy po wielu ...
Sens
Czy też Wszechświat istniał już wcześniej? Jeszcze dziesięć lat temu takie dociekania zostałyby uznane za bluźnierstwo. Większość kosmologów uważała je po prostu za pozbawione sensu tak samo jak pytanie, co znajduje się na północ od bieguna północnego. Jednakże postępy fizyki teoretycznej, a zwłaszcza narodziny teorii strun, doprowadziły do zmiany tej sytuacji: Wszechświat przed Wielkim Wybuchem stał się przedmiotem badań kosmologii. Rosnące zainteresowanie tą tematyką oznacza, że wahadło intelektu, które waha się tam i z powrotem od tysiącleci, osiągnęło kolejne skrajne położenie. W tej czy innej postaci kwestia początku wszechrzeczy zaprzątała umysły filozofów ...
Stała prędkość
Pojęcie stałej prędkości wymaga istnienia inercjalnego (nieprzyśpieszanego) układu odniesienia. Ale nieprzyśpieszanego względem czego? Newton postulował istnienie absolutnej przestrzeni, która była dla niego nieruchomym układem odniesienia definiującym wszystkie lokalne układy inercjalne. Mach uważał natomiast, że układy inercjalne są określone przez rozmieszczenie materii we Wszechświecie. Teoria względności Einsteina jest w dużym stopniu oparta na tym założeniu. Teoria względności była pierwszą teorią grawitacji, która dawała możliwość otrzymania spójnego obrazu całego Wszechświata. Opisywała nie tylko ruch ciał w przestrzeni i czasie, lecz także dynamiczną ewolucję przestrzeni i czasu. Używając jej do opisu Wszechświata, Einstein poszukiwał rozwiązań ...
W momencie rekombinacji
W momencie rekombinacji fala podstawowa jest zamrożona w fazie, w której grawitacja wzmacnia stopień sprężenia gęstszych obszarów. Jednak pierwszy wyższy ton harmoniczny, o długości fali równej połowie długości fali podstawowej, zostaje złapany w fazie przeciwnej. Grawitacja usiłuje ścisnąć plazmę, a ciśnienie gazu usiłuje go rozprężyć. W rezultacie fluktuacje temperatury wywoływane tym alikwotem są słabsze od wywoływanych przez falę podstawową. Efekt ten wyjaśnia, dlaczego drugie maksimum w widmie mocy jest mniejsze od pierwszego. Porównując amplitudy tych maksimów, kosmolodzy mogą oszacować, jak silna była we wczesnym Wszechświecie grawitacja w porównaniu z ówczesnym ciśnieniem promieniowania. ...
Katalog