Jadi itu Einstein kan? Kami memeriksa teori relativitas
Hidup / / December 19, 2019
Seratus tahun yang lalu, pada tahun 1915, seorang ilmuwan Swiss muda, yang pada waktu itu telah membuat penemuan revolusioner dalam fisika, mengusulkan pemahaman fundamental baru gravitasi.
Pada tahun 1915, Einstein menerbitkan teori relativitas umumYang menggambarkan gravitasi sebagai properti fundamental dari ruang-waktu. Dia menyajikan serangkaian persamaan yang menggambarkan efek dari energi kelengkungan ruang-waktu dan pergerakan kehadiran di dalamnya materi dan radiasi.
Seratus tahun kemudian teori relativitas umum (GTR) telah menjadi dasar untuk pembangunan ilmu pengetahuan modern, telah bertahan semua tes, dengan mana para ilmuwan menyerangnya.
Tapi sampai saat ini tidak mungkin untuk melakukan percobaan di bawah kondisi ekstrim untuk memeriksa teori stabilitas.
Clifford Will, seorang ahli fisika teoritis, University of FloridaSungguh menakjubkan betapa kuat terbukti relativitas dalam 100 tahun. Kami masih menggunakan fakta bahwa Einstein menulis!
Sekarang para ilmuwan memiliki teknologi yang memungkinkan Anda untuk mencari fisika di luar relativitas umum.
Sebuah tampilan baru pada gravitasi
relativitas umum menjelaskan gravitasi bukan sebagai gaya (seperti yang muncul dalam fisika Newtonian), tetapi sebagai kelengkungan ruang-waktu karena berat benda. The berputar bumi mengelilingi matahari, bukan karena itu menarik bintang, tetapi karena Sun warps ruang-waktu. Jika mengulurkan selimut untuk menempatkan bola bowling berat, perubahan membagi bentuk - gravitasi mempengaruhi ruang adalah sama.
Teori Einstein memprediksi pembukaan panik beberapa. Sebagai contoh, kemungkinan adanya lubang hitam, yang membengkokkan ruang-waktu sedemikian rupa bahwa tidak ada yang dapat melarikan diri dari dalam, bahkan cahaya. Bukti yang berlaku umum pandangan hari ini ditemukan berdasarkan pada teori bahwa alam semesta berkembang dan mempercepat.
relativitas umum telah dikonfirmasi oleh banyak pengamatan. Einstein sendiri digunakan relativitas umum untuk menghitung orbit Merkurius, yang gerakan tidak dapat dijelaskan oleh hukum Newton. Einstein meramalkan adanya benda-benda yang begitu besar yang mereka membelokkan cahaya. Ini fenomena lensa gravitasi, yang sering menghadapi para astronom. Sebagai contoh, pencarian planet ekstrasurya berdasarkan efek perubahan halus dalam radiasi, melengkung medan gravitasi di sekitar bintang yang planet berputar.
Verifikasi teori Einstein
relativitas umum bekerja dengan baik untuk gaya normal gravitasi, seperti yang ditunjukkan oleh percobaan yang dilakukan di Bumi dan mengamati planet-planet dari tata surya. Tapi itu tidak pernah diuji dalam paparan sangat akut di ruang yang terletak di batas-batas fisika.
Cara yang paling menjanjikan untuk menguji teori dalam kondisi seperti - pemantauan perubahan dalam ruang-waktu, yang disebut gelombang gravitasi. Mereka muncul sebagai akibat dari peristiwa besar, di pertemuan dua badan besar seperti lubang hitam, atau benda khususnya padat - bintang neutron.
Kembang api kosmik sebesar ini akan mempengaruhi ruang-waktu hanya riak terkecil. Sebagai contoh, jika dua lubang hitam bertabrakan dan bergabung di suatu tempat di galaksi kita, gelombang gravitasi bisa peregangan dan kompres jarak antara objek yang terletak di bumi di satu meter dari satu sama lain, satu diameter keseribu inti atom.
Ada eksperimen yang dapat memperbaiki perubahan dari ruang-waktu sebagai akibat dari peristiwa tersebut.
Clifford WillAda kesempatan baik untuk memperbaiki gelombang gravitasi dalam dua tahun ke depan.
Laser interferometer observatorium gelombang gravitasi (LIGO) Dari observatorium di sekitar Richland (Washington) dan Livingston (Louisiana) menggunakan laser untuk menentukan distorsi terkecil di detektor ganda berbentuk L. Ketika riak ruang-waktu melewati detektor, itu membentang dan kompres ruang, sehingga mengubah ukuran detektor. Sebuah LIGO dapat mengukur mereka.
LIGO memulai serangkaian peluncuran pada tahun 2002, namun tidak mencapai hasil. Pada tahun 2010, pekerjaan yang dilakukan untuk meningkatkan, dan penggantinya perusahaan, Advanced LIGO observatorium harus mulai bekerja lagi tahun ini. Banyak eksperimen yang direncanakan bertujuan untuk mencari gelombang gravitasi.
Cara lain untuk menguji teori relativitas - lihat sifat-sifat gelombang gravitasi. Misalnya, mereka dapat terpolarisasi sebagai cahaya melewati gelas terpolarisasi. Teori relativitas memprediksi fitur dari efek ini, dan setiap penyimpangan dari perhitungan mungkin alasan untuk meragukan teori.
teori terpadu
Clifford Will percaya bahwa penemuan gelombang gravitasi hanya memperkuat Teori Einstein:
Saya pikir kita harus terus mencari bukti relativitas umum, untuk memastikan itu benar.
Dan mengapa kita perlu percobaan ini?
Salah satu yang paling penting dan sulit dicapai dalam fisika modern - menemukan teori yang akan menghubungkan bersama studi Einstein, yaitu ilmu makrokosmos, dan mekanika kuantum, Realitas benda terkecil.
Kemajuan dalam arah ini, gravitasi kuantumMungkin diperlukan untuk membuat perubahan pada teori relativitas umum. Ada kemungkinan bahwa eksperimen di bidang gravitasi kuantum akan membutuhkan begitu banyak energi yang mereka tidak mungkin untuk melaksanakan. "Tapi siapa yang tahu - kata Will - mungkin di alam semesta kuantum, ada efek, sedikit, tetapi tersedia untuk pencarian."