LIGO

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
LIGO
Camera de control LLO.jpg
Camera de control Hanford
Organizare Colaborare științifică LIGO
Stat Statele Unite Statele Unite
fundație 1992
Site www.ligo.caltech.edu/
Telescoape
Hanford detector interferometric al undelor gravitaționale
Livingston detector interferometric al undelor gravitaționale
Hartă de localizare
Mappa di localizzazione: Stati Uniti d'America
LIGO
LIGO
Editați datele pe Wikidata · Manual
Exteriorul tunelului LIGO din Hanford.

LIGO , acronim pentru L aser I nterferometer G ravitational-Wave O bservatory (observator interferometru cu laser al undelor gravitaționale ), este un observator american conceput pentru detectarea undelor gravitaționale . Fondată în 1984 de Kip Thorne , Rainer Weiss . LIGO este un proiect comun între oamenii de știință de la California Institute of Technology (Caltech) și Massachusetts Institute of Technology (MIT), sponsorizat de National Science Foundation (NSF). Construcția a început în 2002, cu o finanțare inițială de 365 de milioane de dolari și a fost, la acea vreme, cel mai mare și mai ambițios proiect finanțat vreodată de NSF.

Proiectul LIGO i-a adus lui Thorne, Weiss, alături de Barry Barish, care a preluat ulterior grupul,Premiul Nobel pentru fizică în 2017.

Istorie

Proiectul LIGO se bazează pe munca multor oameni de știință care au încercat să definească un experiment pentru a evalua o parte a teoriei relativității lui Einstein , existența undelor gravitaționale. Din anii șaizeci ai secolului al XX-lea , oamenii de știință americani, inclusiv Joseph Weber, și sovieticii, Mihail Evgen'evich Gertsenshtein și Vladislav Ivanovich Pustovoyt (Михаил Евгеньевич Герценштейн și Владислав И interferometrie cu laser pentru detectarea undelor gravitaționale. [1] [2] .

În 1967, Rainer Weiss de la MIT a publicat o analiză pentru utilizarea unui interferometru laser și a început construcția unui prototip cu granturi de apărare, dar proiectul a fost oprit înainte de a deveni operațional. [3] Din 1968, Kip Thorne a început un studiu al undelor gravitaționale și al surselor conexe din spațiu la Caltech și a devenit convins de posibilitatea detectării acestora printr-un experiment. [1] Un prototip al unui detector de unde gravitaționale interferometrice a fost construit la sfârșitul anilor 1960 de Robert Forward cu colegii de la Hughes Research Laboratories (folosind oglinzi montate pe un stand izolat), iar în anii 1970 (folosind oglinzi suspendate și mai multe căi cu fascicul laser) de Weiss la MIT și de Heinz Billing și colegii săi de la Garching din Germania , precum și de Ronald Drever , James Hough și colegii lor din Glasgow , Scoția . [4]

În 1980, NSF a finanțat un studiu pentru construirea unui interferometru mare de către MIT (Paul Linsay, Peter Saulson, Rainer Weiss), iar în anul următor, Caltech a construit un prototip de 40 de metri (Ronald Drever și Stan Whitcomb). Studiul MIT a stabilit fezabilitatea interferometrelor care au o lungime de ordinul unui kilometru și cu o sensibilitate adecvată. [1] [5]

Datorită influenței NSF, MIT și Caltech au fost invitați să conducă împreună proiectul pentru construirea unui observator de unde gravitaționale (LIGO) bazat pe studiul MIT și lucrările experimentale ale Caltech, MIT, Glasgow și de Garching . Drever, Thorne și Weiss au format un comitet strategic pentru implementarea LIGO, totuși nu au putut obține finanțare pentru proiect în 1984 sau chiar în 1985. În 1986, comitetul a fost dizolvat și a fost numit un singur manager, Rochus E. Vogt. În 1988, o propunere de cercetare și dezvoltare pentru LIGO a obținut finanțare. [1] [5] [6] [7] [8] [9]

Între 1989 și 1994, proiectul LIGO nu a reușit să decoleze nici din punct de vedere organizațional, nici din punct de vedere științific; rezultatele au fost obținute doar din punct de vedere politic, obținând sprijinul Congresului Statelor Unite . [1] [10] Cererile de finanțare au fost respinse în mod constant până în 1991, când Congresul a aprobat o subvenție de 23 de milioane de dolari în primul an; cu toate acestea, standardele pentru primirea fondurilor nu au fost îndeplinite, iar FSN a pus la îndoială soliditatea tehnologică și organizațională a proiectului. [6] [7] În 1992, proiectul LIGO a fost revizuit în organizație și Drever nu mai făcea parte din el în mod direct. [1] [10] [11] [12] Problemele de gestionare a proiectelor și preocupările tehnice, evidențiate de NSF, au condus la înghețarea finanțării în 1993. [1] [10] [13] [14]

În 1994, după o consultare între NSF, coordonatorii științifici ai proiectului LIGO, MIT și Caltech, directorul Vogt a demisionat și Barry Barish (Caltech) a fost numit noul director al proiectului, [11] [15] [1] iar NSF a subliniat că proiectul LIGO a avut ultima șansă de a fi finanțat. [10] Echipa condusă de Barish a propus un nou studiu, un nou plan financiar și un nou proiect executiv care prevedea o investiție cu 40% mai mare decât precedentul. Această nouă propunere a fost aprobată de NSF, inclusiv creșterea de 40%. În 1994, cu o subvenție de 395 milioane de dolari, proiectul LIGO a devenit cel mai mare și mai scump proiect finanțat de NSF. Spre sfârșitul anului 1994, au fost puse bazele primului detector din Hanford, Washington , apoi în 1995, au început și lucrările la cel de-al doilea detector din Livingston , Louisiana . În timp ce construcția era finalizată în 1997, Barish a promovat înființarea a două noi instituții, Laboratorul LIGO și Colaborarea Științifică LIGO (LSC). Laboratorul LIGO cuprinde instalațiile și echipamentele finanțate de NSF. Colaborarea științifică LIGO este un forum pentru dezvoltarea cercetării și tehnologiei la laboratoarele LIGO. Directorul Barish i-a încredințat lui Weiss rolul de purtător de cuvânt pentru această din urmă organizație. [1] [6]

Detectorul a început să funcționeze în august 2002, dar nu a obținut rezultate apreciabile decât în ​​2010. În 2004, a început dezvoltarea îmbunătățirii sensibilității detectorului (denumită „LIGO îmbunătățit”). Acest lucru a dus la oprirea detectorului timp de câțiva ani pentru a permite înlocuirea detectoarelor originale și înlocuirea acestora cu o nouă versiune numită „Advanced LIGO”. [16] O mare parte din activitatea de cercetare și îmbunătățire tehnologică a noilor mașini LIGO / aLIGO s-a bazat pe munca de pionierat a detectorului GEO600 din Hanovra , Germania . [17] [18] [19] În februarie 2015, noile detectoare au fost instalate în ambele locații ale LIGO. [20]

La jumătatea lunii septembrie 2015, revizuirea totală de cinci ani, cu 200 de milioane de dolari, a fost finalizată, ducând costul total al proiectului LIGO la 620 de milioane de dolari. [21] [22] La 18 septembrie 2015, Advanced LIGO și-a început activitatea științifică cu o sensibilitate de patru ori mai mare decât versiunea inițială a interferometrului LIGO. [23] Sensibilitatea detectorului va fi sporită și mai mult pentru a ajunge la cea a proiectului prevăzut pentru 2021. [24]

La 11 februarie 2016, Colaborarea Științifică LIGO și Colaborarea Fecioară au publicat un articol despre prima observare directă a undelor gravitaționale , constând dintr-un semnal distinct primit la ora 09.51 UTC pe 14 septembrie 2015 a două găuri negre cu ~ 30 de mase solare care fuzionează între ele la aproximativ 1,3 miliarde de ani lumină de pământ. [25] [26]

La 15 iunie 2016, a fost anunțată a doua detectare a unei unde gravitaționale, cauzată și de fuziunea a două găuri negre, detectată la 26 decembrie 2015. [27] Masa celor două găuri negre, la o distanță de 1,4 miliarde de ani de lumină implicat în eveniment este estimat între 14 și 8 mase solare, mult mai mic decât cel al primului eveniment detectat; de fapt, evenimentul a fost evidențiat doar prin elaborarea datelor observatorilor, în colaborare cu VIRGO. [27] La 4 ianuarie 2017, la 10 și 11 minute UTC, a fost detectat al treilea semnal, produs și prin fuziunea a două găuri negre, la 3 miliarde de ani lumină distanță, cu mase de 31 și 19 mase solare. [28]

Descriere

Schema unui interferometru generic.

Misiunea LIGO este de a observa undele gravitaționale prezise de teoria relativității generale a lui Albert Einstein . În vara anului 2004, LIGO își începe căutarea undelor gravitaționale create de evenimente astronomice care implică mase mari accelerante, cum ar fi explozia unei supernove , coliziunea și coalescența stelelor de neutroni , formarea găurilor negre , fuziunea dintre găurile negre de masă stelară , rotația stelelor de neutroni distorsionați și, în cele din urmă, reziduul undelor gravitaționale create odată cu nașterea universului.

LIGO gestionează doi observatori de unde gravitaționale în același timp:

  • observatorul Livingston, situat în Livingston , găzduiește un interferometru Michelson care constă dintr-un gigantic tunel gol în formă de L, de-a lungul 4 km de fiecare parte, la capetele cărora există oglinzi suspendate. Raza laser din interferometru poate detecta foarte mici deformări ale spațiu-timp cauzate de undele gravitaționale;
  • observatorul Hanford , situat lângă Richland , găzduiește un interferometru cu laser identic cu cel al observatorului Livingston. Există, de asemenea, unul mai mic, dar nu mai puțin complicat, găzduit în paralel. Al doilea detector are o lungime pe jumătate (2 km) și, prin urmare, sensibilitatea sa este, de asemenea, înjumătățită.

Undele gravitaționale care își au originea la sute de milioane de ani lumină de Pământ ar trebui să distorsioneze cei 4 kilometri de spațiu dintre oglinzi cu aproximativ 10 × 10 −18 m (pentru comparație, un atom de hidrogen este de aprox 5 × 10 −11 m ).

Notă

  1. ^ a b c d e f g h i Comitetul pentru stabilirea priorităților pentru proiectele de facilități de cercetare sponsorizate de NSF, Comisia pentru știință, inginerie și politici publice, politici și afaceri globale, Consiliul pentru fizică și astronomie, Divizia pentru inginerie și științe fizice , National Research Council., Stabilirea priorităților pentru proiectele de facilități de cercetare mari susținute de National Science Foundation , National Academies Press, 2004, pp. 109-117, ISBN 0-309-09084-9 .
  2. ^ ME Gertsenshtein, Rezonanța undelor de lumină și unde gravitaționale ( PDF ), în Journal of Experimental and Theoretical Physics , vol. 14, Fizica sovietică, 1962, p. 84. Accesat la 27 februarie 2016 .
  3. ^ Rainer Weiss, antenă cu undă gravitațională cu bandă largă cuplată electromagnetic , în Raportul de progres trimestrial al Laboratorului de cercetare în electronică , vol. 105, nr. 54, MIT, 1972, p. 84. Accesat la 21 februarie 2016 .
  4. ^ O scurtă istorie a LIGO ( PDF ), pe ligo.caltech.edu . Adus pe 21 februarie 2016 (arhivat dinoriginal la 3 iulie 2017) .
  5. ^ a b Robert Buderi, Mergând după gravitație: Cum a fost finanțat un proiect cu risc ridicat. , în The Scientist , vol. 2, nr. 17, 19 septembrie 1988, p. 1. Adus la 18 februarie 2016 .
  6. ^ a b c Jeffery Mervis, Finanțarea a două laboratoare științifice primește dezbaterea butoiului de porc împotriva berii de evaluare a colegilor de bere. , în The Scientist , vol. 5, nr. 23. Accesat la 21 februarie 2016 .
  7. ^ a b M. Mitchell Waldrop, De politică, pulsari, spirale ale morții - și LIGO. , în Știință , vol. 249, 7 septembrie 1990, pp. 1106-1108, DOI : 10.1126 / science.249.4973.1106 . Adus pe 21 februarie 2016 .
  8. ^ Undele gravitaționale detectate la 100 de ani după predicția lui Einstein ( PDF ), pe ligo.org , LIGO, 11 februarie 2016. Adus 11 februarie 2016 .
  9. ^ Robert Irion, misiunea gravitației LIGO. , în Știință , vol. 288, 21 aprilie 2000, pp. 420-423. Adus pe 21 februarie 2016 .
  10. ^ a b c d Shirley Cohen, Interviu cu Barry Barish ( PDF ), la oralhistories.library.caltech.edu , Caltech, 1998. Accesat la 21 februarie 2016 .
  11. ^ a b Victor Cook, NSF Management and Oversight of LIGO. , Atelier de bune practici pentru proiecte mari (NSF), 21 septembrie 2001. Accesat pe 5 decembrie 2020 .
  12. ^ John Travis, LIGO: Un pariu de 250 de milioane de dolari. , în Știință , 18 februarie 2016. Adus la 18 februarie 2016 .
  13. ^ Christopher Anderson, regizor LIGO ieșit în shakeup. , în Știință , vol. 263, n. 5152, 11 martie 1994, p. 1366. Adus 21 februarie 2016 .
  14. ^ Malcom W. Brown, Experții se confruntă cu proiectul de detectare a undelor gravitaționale. , în New York Times , 30 aprilie 1991. Accesat la 21 februarie 2016 .
  15. ^ Christopher Anderson, regizor LIGO ieșit în shakeup. , în Știință , vol. 263, n. 5152, 11 martie 1994, p. 1366. Adus la 18 februarie 2016 .
  16. ^ Detectarea undelor gravitaționale cu un pas mai aproape cu Advanced LIGO , pe spie.org , SPIE Newsroom. Adus pe 4 ianuarie 2016 .
  17. ^ Pallab Ghosh, undele gravitaționale ale lui Einstein „văzute” din găurile negre , în BBC News , 11 februarie 2016. Accesat la 18 februarie 2016 .
  18. ^ Undele gravitaționale detectate la 100 de ani după predicția lui Einstein . Max-Plank-Gelschaft. 11 februarie 2016.
  19. ^ Contribuțiile GEO la aLIGO . Science face.org Accesat la 17 februarie 2016.
  20. ^ H1 de la LIGO Hanford realizează blocarea completă de două ore , pe advancedligo.mit.edu , februarie 2015 (arhivat din original la 22 septembrie 2015) .
  21. ^ Davide Castelvecchi, Hunt for wave gravitațional să se reia după un upgrade masiv: experimentul LIGO are acum șanse mai mari de a detecta undele în spațiu-timp , Nature News, 15 septembrie 2015. Accesat la 12 ianuarie 2016 .
  22. ^ Sarah Zhang, The Long Search for Elusive Ripples in Spacetime . Wired.com . 15 septembrie 2015.
  23. ^ Jonathan Amos, Advanced Ligo: Labs 'open their ears to the cosmos , în BBC News , 19 septembrie 2015. Accesat la 19 septembrie 2015 .
  24. ^ Planificarea pentru o mâine strălucitoare: perspective pentru astronomie cu unde gravitaționale cu Advanced LIGO și Advanced Virgo , pe ligo.org , LIGO Scientific Collaboration , 23 decembrie 2015. Adus 31 decembrie 2015 .
  25. ^ (EN) BP Abbott LIGO Colaborare științifică și colaborare Fecioară, observarea undelor gravitaționale dintr-o fuziune binară cu gauri negre , în Physical Review Letter 116, 061102 (2016), 11 februarie 2016, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.116.061102 . Adus la 11 februarie 2016 .
  26. ^ (EN) și Davide Castelvecchi Witze Witze, undele gravitaționale ale lui Einstein găsite în cele din urmă , în Nature News, 11 februarie 2016, DOI : 10.1038 / nature.2016.19361 . Adus la 11 februarie 2016 .
  27. ^ A b (EN) Philip Ball, Focus: LIGO Bags Another Black Hole Merger , în fizică, vol. 9, 15 iunie 2016. Adus 16 iunie 2016 .
  28. ^ (EN) BP Abbott, R. Abbott și Abbott TD, GW170104: Observarea unei coalescențe binare de gaură neagră de 50 de solare la Redshift 0.2 , în Physical Review Letters, vol. 118, nr. 22, 1 iunie 2017, DOI : 10.1103 / physrevlett.118.221101 . Adus pe 3 iunie 2017 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității ISNI (EN) 0000 0004 0453 6240 · LCCN (EN) nb2017015816
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=LIGO&oldid=122111489 ”