Fala z grawitacyjnej odchłani

„Na scieżkach fizyki współczesnej”

Wykład 0

Fale grawitacyjne

Grzegorz Karwasz

Toruń, 01.03.2018

GW 11.02.2016

GW 23.02.2016

Trochę filozofii

Przestrzeń i czas:

- Arystoteles (350 p.n.e): odległość miedzy ciałami materialnymi; zbiór „teraz”, przedtem”, potem”

„Wbrew pozorom, miejsce nie jest ani formą ani materią” Fizyka, Ks. IV, art..2

- Galileusz (1610), Kartezjusz (1630): matematyczny układ współrzędnych

- Kant (1780): kategorie a priori czystego rozumu

- Einstein (1916): materia kształtuje czaso-przestrzeń - Lemaitre (1927): odległość między atomami (warunek

umieszczenia materii)

Prawo grawitacji Newtona

• Prawa Keplera:

I Planety krążą dookoła Słońca po elipsach;

Słońce znajduje się w jednym z ognisk elipsy.

II Pola zakreślane przez promień wodzący planety w takim samym czasie są takie same.

III Kwadraty okresów obiegu planet dookoła

Słońca mają się do siebie jak sześciany ich

odległości od Słońca.

Prawo grawitacji Newtona

R

G Mm F



R m v F



T v  2  R

=

v

r

G M 

2 3

4

T R G M 



Ogólna teoria względności

(20.03.1916)

Tensor czasoprzestrzeni

Geometria czasoprzestrzeni

E G 8 ₄

c

 G



Source: AIP e11_1_medium.jpg GW-teaser.jpg

Ligth Interferecnce Gravitational-

wave Observatory (LIGO)

Hanford (WA), Livingstone (LO)

Spektrometr Michelsona

Izolacja drgań sejsmicznych

Izolacja drgań sejsmicznych

Izolacja drgań sejsmicznych

Izolacja drgań sejsmicznych

Lustra: straty <ppm

Lustra: zawieszenia

1.4704459.gif 1.4796095f3.gif

Układ optyczny

1.3695405.f1.gif 1.4936974.f2.gif

Optyka kształtowania wiązki lasera

1.4936974.f3.gif 1.4936974.f1.gif

Kształtowanie wiązki lasera (cd.)

1.3695405.f3.gif

K. L. Dooley,Thermal effects in the Input Optics, Rev. Sci. Instr. 83, 033109 (2012);

Przewidywane źródła szumu –

zasięg detekcji

LIGO - zasięg

Źródło: Nature

LIGO - przewidywania

http://www.ligo.org/science/GW-Inspiral.php

14.09.2015, 11:50:45 CET

14.09.2015, 11:50:45 CET

Promień Galaktyki „spuchł” o 1 metr (na 100 tys. lat świetlnych promienia)

1,3 mld lat temu

36±4 M

29±4 M

Source: „Nature”

Source: AIP, 16.02.2016

LISA (2015-?)

The Laser Interferometer Space Antenna (LISA) is a joint NASA-ESA project to develop and operate a space-based gravitational wave detector sensitive at frequencies between 0.03 mHz and 0.1 Hz. LISA detects gravitational-wave induced strains in space-time by measuring changes of the separation between fiducial masses in three spacecraft 5 million kilometers apart. [lisa.nasa.gov]

http://sci.esa.int/lisa-pathfinder/57559-a-perfectly-still-laboratory-in-space/

P.S. Druga fala

• Druga, podobna fala została

zarejestrowana w kolejnej sesji pomiarowej w 2016

• Nadal nie wiadomo, ile zderzeń czarnych dziur zachodzi rocznie w naszym

Wszechświecie – oszacowania są od 2 do 400 takich zderzeń

• Jak do tej pory, były one dość daleko (1/10

promienia Wszechświata) od nas…