Så var Einstein ret? Vi kontrollere relativitetsteorien
Liv / / December 19, 2019
Et hundrede år siden, i 1915, en ung schweizisk videnskabsmand, der på det tidspunkt allerede havde gjort revolutionerende opdagelser inden for fysik, foreslog en fundamentalt ny forståelse af tyngdekraften.
I 1915 Einstein offentliggjort almene relativitetsteoriHvilket beskriver tyngdekraften som en grundlæggende egenskab ved rum-tid. Han præsenterede en række ligninger, der beskriver virkningen af krumningen energi af rum-tid og bevægelsen af tilstedeværelsen i den af stof og stråling.
Hundrede år senere almene relativitetsteori (GTR) er blevet grundlaget for konstruktionen af moderne videnskab, har det modstod alle test, som forskerne angrebet hende.
Men indtil for nylig var det umuligt at udføre eksperimenter under ekstreme forhold for at kontrollere stabiliteten teori.
Clifford Will, en teoretisk fysiker, University of FloridaDet er forbløffende, hvor stærk viste sig at relativitet i 100 år. Vi bruger stadig det faktum, at Einstein skrev!
Nu forskere har den teknologi, der gør det muligt at søge efter fysik ud over almen relativitet.
Et nyt kig på tyngdekraften
Almen relativitet beskriver tyngdekraften ikke som en kraft (som det vises i newtonsk fysik), men som krumning rumtid på grund af vægten af objekter. Jorden drejer rundt om solen, ikke fordi det trækker stjernen, men fordi solen skævheder rum-tid. Hvis rakte et tæppe til at lægge en tung bowlingkugle, fordeler ændre form - tyngdekraft påvirker rummet er omtrent det samme.
Einsteins teori forudsagde et par hektisk åbning. For eksempel muligheden for eksistensen af sorte huller, som bøje rumtiden i en sådan grad, at intet kan undslippe indefra, ikke engang lys. Der blev fundet beviser almindelige opfattelse i dag er baseret på teorien om, at universet udvider sig og accelererer.
Almen relativitet er blevet bekræftet af talrige observationer. Einstein selv brugte almen relativitet til at beregne bane af kviksølv, hvis bevægelse kan ikke beskrives ved Newtons love. Einstein forudsagde eksistensen af objekterne er så massive, at de bøjer lys. Dette fænomen af gravitationslinser, som ofte står astronomer. For eksempel, søgen efter exoplaneter baseret på effekten subtile ændringer i stråling, buet tyngdefelt af stjernen omkring hvilken planet roterer.
Verifikation af Einsteins teori
Almen relativitet fungerer godt for normal tyngdekraft, som det fremgår af forsøg udført på Jorden og observere planeterne i solsystemet. Men det har aldrig testet i ekstremt akut eksponering i de rum, der ligger på grænserne for fysik.
Den mest lovende måde at teste teorien i sådanne forhold - overvågning af ændringer i rumtiden, kaldet tyngdebølger. De fremstår som et resultat af store begivenheder, ved sammenløbet af to massive organer såsom sorte huller, eller særligt tætte objekter - neutronstjerner.
De kosmiske fyrværkeri i denne størrelsesorden vil påvirke rumtid kun den mindste krusning. For eksempel, hvis to sorte huller kolliderede og fusionerede et eller andet sted i vores galakse, gravitationsbølger kunne strækning og komprimere afstanden mellem objekter placeret på jorden i en måler fra hinanden, en tusindedel diameter atomkerne.
Der var eksperimenter, der kan løse ændringen af rum-tid som følge af sådanne begivenheder.
Clifford WillDer er en god chance for at løse de gravitationsbølger i de næste to år.
Laserinterferometer gravitationsbølge observatorium (LIGO) Fra observatorier rundt Richland (Washington) og Livingston (Louisiana) bruger en laser til at bestemme den mindste forvrængning i de dobbelte L-formede detektorer. Når rum-tids krusninger passerer gennem detektorerne, det strækker og komprimerer rummet, således at detektoren størrelsesændringer. En LIGO kan måle dem.
LIGO begyndte en række lanceringer i 2002, men nåede ikke resultatet. I 2010 blev arbejdet udført for at forbedre, og selskabets efterfølger, bør Avanceret LIGO observatorium begynde at arbejde igen i år. Mange af de planlagte eksperimenter har til formål at søge efter gravitationsbølger.
En anden måde at teste relativitetsteorien - et kig på egenskaber gravitationsbølger. For eksempel kan de blive polariseret som lyset passerer gennem de polariserede briller. Relativitetsteorien forudsiger funktioner i denne effekt, og eventuelle afvigelser fra beregningerne kan være årsag til at tvivle på teori.
forenet teori
Clifford Will mener, at opdagelsen af gravitationsbølger kun styrke Einsteins teori:
Jeg tror, vi skal fortsætte med at søge efter tegn på almen relativitet, for at være sikker på det er rigtigt.
Og hvorfor har vi brug for disse eksperimenter?
En af de vigtigste og mest vanskelige at opnå i moderne fysik - finde en teori, der ville sammenkæde Einstein undersøgelsen, der er videnskaben om makrokosmos, og kvantemekanikken, Virkeligheden af de mindste objekter.
Skridt i denne retning, kvantegravitationDet kan være nødvendigt at foretage ændringer i den almene relativitetsteori. Det er muligt, at eksperimenter inden for kvantegravitation vil kræve så meget energi, at de ville være umuligt at gennemføre. "Men hvem ved - sagde Will - måske i en kvante univers, der er en virkning, en svag, men tilgængelige for søgning."