„Na scieżkach fizyki współczesnej”

(1)

„Na scieżkach fizyki współczesnej”

Wykład 1

Fale grawitacyjne

Grzegorz Karwasz

Toruń, 25.02.2015

(2)

GW 11.02.2016

(3)

GW 23.02.2016

(4)

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)

(5)

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.

(6)

Prawo grawitacji Newtona

R

2

G Mm F

_graw



R m v F

_doś



2

T v  2  R

=

v

2

r

G M 

2 3

4

2

T R G M 



(7)

Ogólna teoria względności

(20.03.1916)

(8)

Tensor czasoprzestrzeni

(9)

Geometria czasoprzestrzeni

E G 8 ₄

c

 G



Source: AIP e11_1_medium.jpg GW-teaser.jpg

(10)

Ligth Interferecnce Gravitational-

wave Observatory (LIGO)

(11)

Hanford (WA), Livingstone (LO)

(12)

Spektrometr Michelsona

(13)

Izolacja drgań sejsmicznych

(14)

Izolacja drgań sejsmicznych

(15)

Izolacja drgań sejsmicznych

(16)

Izolacja drgań sejsmicznych

(17)

Lustra: straty <ppm

(18)

Lustra: zawieszenia

1.4704459.gif 1.4796095f3.gif

(19)

Układ optyczny

1.3695405.f1.gif 1.4936974.f2.gif

(20)

Optyka kształtowania wiązki lasera

1.4936974.f3.gif 1.4936974.f1.gif

(21)

Kształtowanie wiązki lasera (cd.)

1.3695405.f3.gif

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

(22)

Przewidywane źródła szumu –

zasięg detekcji

(23)

LIGO - zasięg

Źródło: Nature

Składniki „przyspieszenia ziemskiego”

Źródło: ESA, GOCE

(24)

LIGO - przewidywania

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

(25)

14.09.2015, 11:50:45 CET

(26)

14.09.2015, 11:50:45 CET

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

(27)

1,3 mld lat temu

36±4 M

_o

29±4 M

_o

(28)

(29)

Source: „Nature”

Source: AIP, 16.02.2016

(30)

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]

„Na scieżkach fizyki współczesnej”