A gravitációs hullámok és a LIGO
Az interferométerekről
|
Ahhoz, hogy a detektor karjainak hosszváltozását megmérjék, egy lézersugarat bocsátanak ki, melyet
a két kar találkozásánál egy nyalábosztóval kettéosztanak.
A lézerfény egyik fele továbbhalad az egyik kar mentén, a másik fele visszaverődik és a másik karba jut.
A két kar végeinél, illetve a nyalábosztó közelében tükröket függesztenek fel ingaszerűen.
A lézerfény mindkét karban oda-vissza pattog a tükrök között, míg végül visszaér az elágazáshoz, ahol interferál
a másik karból érkező fénnyel.
Amíg mindkét kar hossza változatlan, addig az egyesülő fényhullámok tökéletesen kioltják egymást (destruktív interferencia),
és a detektor kimeneténél nem figyelhető meg fény.
Ha viszont egy gravitációs hullám kis mértékben (kb. egy proton átmérőjének ezred részével) megnyújtja az egyik kart,
és összehúzza a másikat, akkor a két fénysugár már nem tudja teljesen kioltani egymást, és
a detektor kimeneténél fénymintázat jelenik meg.
Ez a fénymintázat információt hordoz a két kar relatív hosszváltozásáról,
és segít megfejteni, hogy mi keltette a gravitációs hullámokat.
A földön rengeteg esemény történik, amely a LIGO karjaiban folyamatosan apró hosszváltozást kelt.
Ezeket az állandóan jelenlévő földi eredetű jeleket zajnak tekintjük (és ha kivezetnénk egy hangszóróra,
nagyjából úgy szólnának, mint a rádiók statikus zaja).
Tudományos szempontból zajnak tekintünk minden olyan jelet, amely nem az, mint amit meg szerettünk volna mérni.
Jelen esetben a LIGO a detektorkarok gravitációs hullámok hatására bekövetkező hosszváltozását
szeretné mérni, nem pedig az alkatrészek folyamatos kis mozgásait, amit a környezet okoz.
A hagyományos interferométerek felépítéséhez képest a LIGO-nál rengeteg fejlesztést hajtottak
végre, hogy lecsökkentsék a detektorokban a helyi hatásokat
(azon túl, hogy megköveteljük, hogy ugyanazt a jelet mindkét detektornak észlelje a fény terjedési
idején belül).
Tartalomjegyzék
BevezetésNewton, Einstein és a gravitációs hullámok
„A téridő fodrai”
Gravitációshullám-források:
Periodikus
Bespirálozó
Kitörésszerű
Sztochasztikus
A gravitációs hullámok detektálása
Mérés több detektorral
→ Az interferométerekről
A LIGO interferométere
A gravitációs hullámok jelentősége
Online videókurzus a gravitációs hullámokról
