Original: http://space.mit.edu/LIGO/more.html
Альберт Ейнштейн передбачив існування гравітаційних хвиль в 1916 році в рамках
загальної теорії відносності. У теорії Ейнштейна, простір і час є аспектами одного і вимірної реальності звані простору-часу. Матерія і енергія є вираженням однієї і з одного матеріалу. Ми можемо думати про простір-час як тканини; наявність великої кількості маси або енергії спотворює простір-час – по суті в результаті чого тканина “викривлення” – і ми спостерігаємо цю деформацію як силу тяжіння. Вільно падаючі об’єкти – будь то футбольні м’ячі, супутники, або промені світла зірок – просто слідувати найпряміший шлях в цьому викривленому просторі-часі.
Подібно до того, як вітрильні човни через океан виробляє хвилі в воді, рухомі маси, як зірки або чорні діри виробляють гравітаційні хвилі в тканини простору-часу. Більш масивний об’єкт, що рухається буде виробляти більш потужні хвилі, а також об’єкти, які рухаються дуже швидко буде виробляти більше хвиль протягом певного періоду часу.
Коли великі маси рухаються раптово, деякі з цих кривизни простору-часу ряби назовні, поширюючись в чому так, як брижі на поверхні ставка схвильованим. Коли два щільних об’єктів, таких як нейтронні зірки або чорні діри обертаються навколо одна одної, простір-час, перемішують їх руху і гравітаційної енергії брижами по цілому світові в манері, представленої на малюнку в нижньому правому куті.
У 1974 році Джозеф Тейлор і Рассел Халс знайшов таку пару нейтронних зірок в
нашій власній галактиці. Одна із зірок пучків регулярні імпульси радіохвиль в сторону Землі. Тейлор і його колеги змогли використати ці радіоімпульси, як кліщами дуже точний годинник, для вивчення орбіти нейтронних зірок. За два десятиліття, ці вчені спостерігали і знайшли сигнальним зрушення часу цих імпульсів, що вказувало на втрату енергії з обертаються навколо зірок – енергія, яка була несеться у вигляді гравітаційних хвиль.
Результат був настільки ж теорія Ейнштейна передбачив. Відкриття Халс і Тейлор представляє сильне непряме свідчення гравітаційних хвиль.
LIGO прагне виміряти безпосередньо гравітаційні хвилі
LIGO виявить брижі в просторі-часі за допомогою пристрою, званого лазерний інтерферометр, в якому час він приймає світло, щоб пересуватися між зваженими дзеркалами вимірюється з високою точністю за допомогою контрольованого лазерного світла. Два дзеркала висять далеко один від одного, утворюючи один “рука” інтерферометра, і ще два дзеркала зробити другу руку перпендикулярно до першої. Розглянутий зверху, дві руки утворюють форму L. Лазерний промінь потрапляє в руки через світлоділитель, розташований на розі L, розділивши світ між руками. Світла дозволяється підстрибувати між дзеркалами неодноразово, перш ніж він повертається до світлоділитель. Якщо дві руки мають однакову довжину, то взаємні перешкоди між світловими променями повертаються в расщепитель променя направить весь світ назад до лазеру. Але якщо є якась різниця між довжинами двох важелів, певне світло відправиться туди, де вона може бути записана за допомогою фотодетектора.
Простір-час ряби викликають відстань, виміряний за допомогою світлового променя, щоб змінити як гравітаційна хвиля проходить повз, і кількість світла, що падає на фотодетектор змінюватися. Фотодетектор потім формує сигнал, який визначає, як світло, що падає на нього змінюється з часом. Лазерний інтерферометр як мікрофон, який перетворює гравітаційних хвиль в електричні сигнали. Три інтерферометри такого роду були побудовані для LIGO – два біля Річленда, Вашингтон, а інший поруч з Батон-Руж. Луїзіана. LIGO вимагає, щонайменше, два широко розділених детекторів, експлуатовані в унісон, щоб виключити помилкові сигнали і підтверджують, що гравітаційна хвиля пройшла крізь землю.
