Click to edit Master subtitle style ~~~ ~ ~ ~ Gravitační vlny ~~~ Image ~ prof. Jan Novotný, CSc. ~ Masarykova univerzita Click to edit Master subtitle style Fyzika 20.století 3 Mikrosvět Kvantová teorie – hmota Planck, Schrödinger, Heisenberg, Bohr, Dirac (1900-1930) Teorie relativity ─ prostor a čas STR (1905) → OTR (1915) Higgsův boson Předpověď 1964 Objev 2012 Nobel.cena 2013 Gravitační vlny Předpověď 1916 Objev 2015 Nobel. cena 2017 Speciální teorie relativity (1905) QEW 1967 Weinberg Glashow Salam SM 1974 QED 1948 Feynman Tomonaga Schwinger Maxwell. rov. 1873, 1905 Einstein-Maxwell. rov. 1916 Obecná teorie relativity (1916) Makrosvět a vesmír Interakce Elektromagnetická Silná Slabá Gravitační Zleva: H. P. Robertson, E. Wigner, H. Weyl, K. Goedel, I. I. Rabi, A. Einstein, R. Ladenburg, J. R. Oppenheimer, and G. M. Clemence. Oslava 70tin Alberta Einsteina v Institutu pro pokročilá studia. Historical Photograph Collection Feynman a gravitace 6 Přednášky o gravitaci na Caltechu 1962-63 Feynmanův vztah k relativistům „Sticky bead“ argument“ 1957 Možný zdroj gravitačních vln http://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2016/02/gravitational_waves/1580663 0-2-eng-GB/Gravitational_waves_large.gif Joseph Weber kontroverzní pionýr měření gravitačních vln Zprovozněno v roce 1966 a v roce 1972 byla naměřena jediná koincidence, která se již nikdy nezopakovala. Dnes se soudí, že relativní citlivost byla malá. Snaha o nepřímou detekci reliktních gravitačních vln observatoř BICEP (2014) na Jižní pólu - srovnání s měřením sondy Planck výsledky nepotvrdilo Sonda Planck výsledky nepotvrdila. Kde je problém? V prachu. Doslova. Co sonda Planck naměřila? Monitorovala oblohu na různých vlnových délkách a pečlivě část oblohy, kterou pozoroval BICEP2. Zjednodušeně můžeme říct, že Planck pozoroval rozptyl světla na prachových částicích – polarizaci. Ale nejednalo se o náš atmosférický prach, ale o prach mezihvězdný. Po pečlivé analýze vědci zjistili, že jakkoliv to na první pohled může vypadat nepřesvědčivě, na obloze není místo, které by bylo galaktického prachu prosté. Jakákoliv data a závěry z experimentu BICEP2 musí být opraveny o faktor, který započítává polarizaci na galaktickém prachu. A právě tenhle faktor nás ‘okrade’ o nadějné závěry z BICEP2. Družice Planck zjistila, že prach je všude, a že dokonce existují místa méně prašná, než část oblohy, kam zrovna mířil BICEP2. 11/12/2019 Laser Interferometry Gravitational-Wave Observator aLIGO 4 km dlouhá ramena https://media.giphy.com/media/3o6UB2IcnqwluDIXv2/giphy.gif Animace znázorňuje princip interferometrického detektoru LIGO. Zhoupnutí koncových zrcadel se projeví na interferenčním obrazci v detektoru. Ve skutečnosti jsou v ramenech další polopropustná zrcadla, která vytvoří rezonanční dutinu, v niž se laserový paprsek mnohokrát odráží 14.9.2015 3200 km. 3200 km. Hanford Livingstone 11. února 2016 Frekvenční analýza obou signálů. Na pozadí je barevně znázorněna frekvence v jednotlivých okamžicích. Ve chvíli sloučení obou objektů se frekvence generované gravitační vlny zvýší až na 500 Hz. Tomu odpovídá vlnová délka 600 kilometrů. Balík gravitačních vln byl zachycen detektorem se vzdáleností zrcadel necelých 6 kilometrů. Ideální by samozřejmě byla vzdálenost odpovídající vlnové délce, takový detektor je ale na zemském povrchu technicky nerealizovatelný. Odhad místa spojení černých děr Aldebaran Bulletin, únor 2016 Petr Kulhánek: http://www.aldebaran.cz/bulletin/2016_06_gra.php [USEMAP] 11/12/2019 Vizualizace sloučení černých děr. Obíhající černé díry ztrácejí energii vyzařováním gravitačních vln. Ty jsou znázorněny jednak zprohýbanou plochou v okolí černých děr, jednak signálem v dolní části videa. Při sloučení děr má signál výrazné maximum, po sloučení zcela mizí. aldebaran 11/12/2019 Detekce gravitační vlny spolu s gama zářením vzniklým při splývání 2 neutronových hvězd. Astronomové si připisují jeden z největších vědeckých podařilo se detekovat nejen gravitační vlny, ale spolu s nimi i gama záření vzniklé při spojování dvou neutronových hvězd. K detekci došlo 17. srpna. Dosavadní záchyty 11/12/2019 https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_gravitational_wave_observations Zdroje: Podolský J.: Gravitační vlny a možnosti jejich detekce , Pokroky mat. fyz. a astr. 40 (1995) 272. LIGO – videa, MIT http://www.aldebaran.cz/bulletin , Petr Kulhánek 2016 Novotny J., Horsky J.: Proceedings of Einstein Foundation International., Vol.1, No.2 (1983) 171-181, On the energy-momentum pseudotensors and the quadrupole formulae Děkuji za pozornost Zdroje Podolský J.: Gravitační vlny a možnosti jejich detekce , Pokroky mat. fyz. a astr. 40 (1995) 272. http://vesmir.cz/2016/02/14/gravitacni-vlny-aneb-pribeh-objevu-vrasek-prostorocase/ http://www.aldebaran.cz/bulletin/2016_06_gra.php Einstein Foundation International, Nagpur, India > > > > > > > > > Základní formule: Einstein 1915, 1916, 1918 Interval a metrika Rozklad pro malé poruchy Důsledek Einstein.rovnic Nenulové komponenty pouze pro vlnu ve směru x1 Kvadrupólový moment Vyzařovaný výkon Pro 2 tělesa při kruhovém pohybu Pro sbližování 2 těles při kruhovém pohybu Kvadrupól - rozložení hmoty, které není symetrické vzhledem k bodu ani vzhledem k ose. Tyč rotující podél své osy nemá kvadrupólový moment. Tyč rotující kolmo na svou osu kvadrupólový moment má a může generovat gravitační vlny.