Ο Αϊνστάιν περιμένει επιβεβαίωση... Νέα ώθηση στην αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων

Καθένας από τους ανιχνευτές αποτελείται από δύο κάθετες σήραγγες. Τα βαρυτικά κύματα θα προκαλούσαν ανεπαίσθητες μεταβολές στο μήκος τους, το οποίο φτάνει τα 4 χλμ (Πηγή: LIGO)  

 

 

Ουάσινγκτον

Σε νέα επίπεδα ακρίβειας και ευαισθησίας θα λειτουργεί από αυτήν την εβδομάδα το αμερικανικό LIGO, το μεγαλύτερο πείραμα για την ανίχνευση των λεγόμενων βαρυτικών κυμάτων, ρυτιδώσεων στο χωροχρόνο που προβλέφθηκαν από τον Αϊνστάιν αλλά παραμένουν άφαντες μέχρι σήμερα.

Η ολοκλήρωση της αναβάθμισης των δύο ανιχνευτών LIGO -ένας στην πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας ακόμα στη Λουιζιάνα- αναπτερώνει τώρα τις ελπίδες των φυσικών για την ανίχνευση του θεωρητικού φαινομένου, έπειτα από μια δεκαετία άκαρπης αναζήτησης με τους αρχικούς ανιχνευτές.

Η ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων είχε προβλεφθεί το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας. Ο μεγάλος φυσικός είχε υπολογίσει ότι η επιτάχυνση σωμάτων μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που οποία κινούνται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο, δημιουργούν κυματισμούς στο χωροχρόνο που διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός.

Τον Μάρτιο του 2014, διεθνής ερευνητική ομάδα προκάλεσε σάλο όταν ανακοίνωσε ότι εντόπισε ίχνη μιας ιδιαίτερης κατηγορίας βαρυτικών κυμάτων, τα οποία πρέπει να εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μελέτη όμως τέθηκε υπό αμφισβήτηση, και ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων παραμένει ανεπιβεβαίωτη.

Μεζούρες ακριβείας

Τα βαρυτικά κύματα, εφόσον υπάρχουν, ουσιαστικά τεντώνουν το χώρο σε μια διάσταση (ας πούμε κατά μήκος) και τον συμπιέζουν σε μια άλλη (ας πούμε κατά πλάτος)

Αυτό είναι το φαινόμενο που προσπαθούν να καταγράψουν οι ανιχνευτές LIGO. Καθένας από τους δύο ανιχνευτές αποτελείται από δύο σωλήνες τοποθετημένους κάθετα ο ένας στον άλλο, μέσα στους οποίους υπάρχουν δέσμες λέιζερ που μετρούν το μήκος των σωλήνων με εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια.

Τα βαρυτικά κύματα θα γίνονταν θεωρητικά αντιληπτά από μικρές μεταβολές στο μήκος των δύο σωλήνων, λόγω της παραμόρφωσης του χώρου. Οι σωλήνες έχουν μήκος 4 χιλιόμετρα, όμως η πειραματική διάταξη μπορεί να μετρά μεταβολές τουλάχιστον 1.000 φορές μικρότερες από τη διάμετρο ενός ατόμου.

Η αναβάθμιση των συστημάτων με ισχυρότερα λέιζερ και νέα οπτικά επιτρέπει θεωρητικά την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από απόσταση περίπου 88 εκατομμυρίων ετών φωτός. Τελικός στόχος είναι η αύξηση αυτής της απόστασης στα 650 εκατομμύρια έτη φωτός -αυτό σημαίνει ότι οι ανιχνευτές θα μπορούν να σαρώνουν μια σφαίρα στο Διάστημα 1.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι η αρχική μορφή των συστημάτων.

Οι εργασίες αναβάθμισης, για τις οποίες χρειάστηκαν πέντε χρόνια και 200 εκατ. δολάρια, περιλάμβαναν μεταξύ άλλων τη βελτίωση των συστημάτων απόσβεσης κραδασμών -οι ανιχνευτές επηρεάζονται ακόμα και από τρένα που περνούν σε απόσταση χιλιομέτρων ή ακόμα και το γδούπο ενός δέντρου που πέφτει.

Στην Ευρώπη λειτουργούν στο μεταξύ οι ανιχνευτές GEO600 και Virgo, ενώ ανάλογο ερευνητικό πρόγραμμα, με την ονομασία Indigo, ανακοίνωσε και η Ινδία.

Η ανίχνευση του ίδιου σήματος από ανιχνευτές σε διαφορετικές ηπείρους θα επέτρεπε στους ερευνητές να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την προέλευση των φευγαλέων κυμάτων.

Πηγή

Το ισχυρότερο λέιζερ όλων των εποχών!

Το «απόλυτο» λέιζερ

 Δύο επαναστατικές τεχνολογίες λέιζερ κυριολεκτικά βγαλμένες από ταινίες επιστημονικής φαντασίας βρίσκονται στη φάση της ανάπτυξης. Οι δυνατότητές τους δεν είναι... απλώς εκπληκτικές αλλά πραγματικά απίστευτες.

Σε αμερικανικό εργαστήριο αναπτύσσεται το ισχυρότερο λέιζερ όλων των εποχών. Η ισχύς του παρομοιάζεται με του λέιζερ του περίφημου «Άστρου του Θανάτου» στην ταινία «Ο Πόλεμος των Αστρων», το οποίο μπορούσε να διαλύσει έναν ολόκληρο πλανήτη.

Το νέο λέιζερ έχει λάβει την ονομασία High Repetition - Rate Advanced Petawatt Laser System ή πιο απλά HAPLS. Το κατασκευάζει διεθνής ομάδα επιστημόνων, στην οποία συμμετέχουν και ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore των ΗΠΑ.

Η δημιουργία του λέιζερ γίνεται με κονδύλια της Ευρωπαϊκής Ένωσης και το όλο εγχείρημα λαμβάνει χώρα σε μια εγκατάσταση στην Τσεχία που ονομάστηκε ELI (Extreme Light Infrastructure). Οι επιτελείς του εγχειρήματος υποστηρίζουν ότι το ELI θα είναι σε λίγα χρόνια ένας ερευνητικός οργανισμός στον τομέα των λέιζερ αντίστοιχος με το CERN στον τομέα της Φυσικής.

Σύμφωνα με τους επιτελείς του εγχειρήματος, όταν ολοκληρωθεί η κατασκευή του, το HAPLS θα είναι σε θέση να εκπέμπει μια δέσμη λέιζερ ισχύος 1.023 watt ανά τετραγωνικό εκατοστό. Αν τελικά επιτευχθεί αυτή η ισχύς, θα έχουμε να κάνουμε με ένα λέιζερ 100.000 φορές ισχυρότερο από τη συνολική ισχύ όλων των εργοστασίων παραγωγής ενέργειας στον πλανήτη!

Κάθε παλμός του HAPLS θα παράγει 30 joules ενέργειας σε λιγότερο από 30 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Το... λέιζερ των λέιζερ σχεδιάζεται έτσι ώστε να μπορεί να παράγει ενέργεια μεγαλύτερη του ενός petawatt (το petawatt αντιστοιχεί σε 1015 watt).

Άλλη μία μοναδική ικανότητα του HAPLS είναι ότι θα μπορεί να εκπέμπει 10 παλμούς/δευτερόλεπτο. Αυτό με απλά λόγια σημαίνει ότι οι ερευνητές θα είναι σε θέση να επαναλαμβάνουν ένα πείραμα 10 φορές μέσα σε ένα δευτερόλεπτο, κάτι που δεν μπορεί να γίνει με κανένα άλλο λέιζερ ως σήμερα. Το HAPLS αναμένεται να προσφέρει τεράστιες υπηρεσίες στον τομέα της Φυσικής.

«Διαπλανητικό» λέιζερ

Ένα πειραματικό σύστημα επικοινωνίας με λέιζερ, το οποίο δοκιμάζεται στην τελευταία αποστολή της ΝASA στη Σελήνη, έθεσε νέο ρεκόρ ταχύτητας για εξωγήινες μεταδόσεις στα 622 Mbps. Αυτό σημαίνει ότι οι μελλοντικές αποστολές της NASA θα μπορούν να μεταδίδουν βίντεο σε υψηλή ανάλυση και σε 3D.

Σχεδόν όλες οι διαστημικές αποστολές βασίζονται σήμερα στις ραδιοεπικοινωνίες, οι οποίες όμως συναντούν σημαντικούς περιορισμούς. Ένα πρόβλημα είναι ότι το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα δεν είναι απεριόριστο και οι συχνότητες που αντιστοιχούν στα ραδιοκύματα και στα μικροκύματα είναι πλέον κατειλημμένες.

Η NASA όμως χρειάζεται όλο και ταχύτερες μεταδόσεις, και μια καλή λύση είναι η αξιοποίηση της ακτινοβολίας λέιζερ σε άλλες, πιο ευρύχωρες συχνότητες. Η επικοινωνία λέιζερ δοκιμάζεται τώρα στην αποστολή LADEE που τέθηκε πρόσφατα σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη. Το σκάφος επικοινωνεί μέσω μιας δέσμης λέιζερ με έναν σταθμό στο Νέο Μεξικό.

Η ταχύτητα των 622 Mbps «είναι έξι φορές μεγαλύτερη από ό,τι στο τελευταίο σύστημα ραδιοεπικοινωνίας στη Σελήνη» ανέφερε ο Ντον Κόρνουελ, συντονιστής της Επίδειξης Σεληνιακής Επικοινωνίας Λέιζερ (LLCD). «Το εύρος ζώνης των 622 Mbps θα υποστήριζε 30 κανάλια υψηλής ανάλυσης» πρόσθεσε.

Η επόμενη δοκιμή της τεχνολογίας προγραμματίζεται για το 2017, οπότε θα εκτοξευθεί ένας γεωστατικός δορυφόρος που θα λειτουργήσει ως αναμεταδότης για την επικοινωνία του σταθμού στο Νέο Μεξικό με έναν δεύτερο σταθμό στην Καλιφόρνια.

tovima
http://www.apocalypsejohn.com