우리 귀는 이제 중력의 희미한 교향곡에 열려 있습니다. 9 월 18 일, Advanced Laser Interferomer Mavitational-wave Observatory 또는 Advanced Ligo는 시공간의 직물을 미묘하게 뒤틀리는 우주 파방을 듣기 시작했습니다. Albert Einstein은 이러한 파도가 존재해야한다는 방정식을 해결했으며 거의 1 세기 후, Advanced Ligo가 처음으로 직접 감지 할 것이라는 희망이 높습니다.
.긴 대기 기간은 중력파 연구자들이 직면 한 강렬한 실험적 과제를 나타냅니다. 예를 들어 두 개의 블랙홀의 충돌로 생성 된 강력한 중력파 신호조차도 양성자 폭의 작은 부분만으로 길이가 몇 킬로미터 인 레이저 빔을 줄이거 나 확장 할 수 있습니다. 2001 년부터 2010 년까지 실행 된 Ligo 실험의 첫 번째 반복은 인간과 자연 공급원의 가짜 소음, 즉 먼화물 열차 또는 쓰러진 나무의 희미한 럼블, 심지어 바람의 돌진의 갑작스런 돌진으로 인해 방해를 받았습니다.
일부 실험은 빅뱅 직후에 존재했을 수있는 중력파에 대한 간접적 인 증거를 찾으려고 시도하지만, Ligo의 주요 목표는 예를 들어 중성자 별이나 검은 구멍을 충돌시키는 천문학적 소스에서 중력파의 증거를 직접 감지하는 것입니다. 빛이 아닌 중력을 모으는 망원경입니다.
초기 리고와 마찬가지로 Advanced Ligo는 두 곳의 탐지기, 즉 Wash. 및 La Livingston, LA로 감지기를 가지고 있습니다. 두 개의 탐지기를 사용하면 과학자가 신호를 상관시킬 수 있습니다. 실제 이벤트는 두 가지에 의해 인식되는 건전한 신호를 생성해야합니다. 화물 열차는 그렇지 않을 것입니다. 업그레이드 된 기기는 초기 리고보다 10 배에 민감합니다.
Baton Rouge의 Louisiana State University의 물리학자인 Gabriela González는 1993 년부터 Ligo를 건설, 테스트 및 교정하는 데 참여해 왔습니다. 1997 년에 그녀는이 프로젝트와 관련된 수백 명의 과학자들이 Ligo Scientific Collaboration으로 조직하는 데 도움을주었습니다. 오늘날 협업에는 900 명 이상의 회원 과학자가 있습니다. González는 2011 년 협력을 위해 대변인으로 선출되어 효과적으로 그녀를 조직의 리더로 만들었습니다. 그녀는 오늘날에도 계속 지위를 유지하고 있습니다.
Quanta Magazine 중력파, 고급 리고의 시작, 처음으로 중력파를 볼 수있는 가능성에 대해 González와 이야기했습니다. 인터뷰의 편집 및 응축 버전이 다음과 같습니다.
Quanta Magazine :중력파가 우리에게 무엇을 알려줄까요?
Gabriela González :글쎄, 우선, 가장 흥미 진진하고, 그들은 우리에게 시공간이 흔들리고 있다고 말하고 있습니다. 그것은 단지 마음을 사로 잡는 것입니다.
그것이 당신이 Ligo에서 일하게 된 이유는 무엇입니까?
내가 출신 인 아르헨티나에서 대학을 시작했을 때, 상대성 이론은 나에게 너무 아름다웠다. 코르도바 대학교에는 이론적 상대성 이론에 매우 강한 그룹이있었습니다. 나는 이론적 인 연구를 시작했다. 남편은 박사 학위를 받았습니다. 거의 동시에 학사 학위를 마쳤습니다. 시러큐스 대학교 (Syracuse University)는 상대성과 양자 중력에서 강력한 그룹을 가졌으며, 그것이 남편이하고 싶었던 일입니다. 그래서 우리는 시러큐스에 갔다. 우리는 2 월에 눈보라의 한가운데에 도착했습니다. 지리적, 기후 충격에 대해 이야기하십시오.
제가 대학원에서 3 년째되었을 때, 새 교수 인 Peter Saulson은 Syracuse University에 합류했으며 Ligo와 시공간에서 이러한 왜곡을 측정 할 수있는 방법에 대해 이야기했습니다. 지구상에서, 당신 옆에서 일어나고있는 일의 측정은 시공간의 파문이며 수백만 광년 떨어진 블랙홀에서 정보를 제공하는 것입니다. 그것은 참을 수 없었습니다. 나는 그것이 내가하고 싶은 일이라고 말했다. 그것이 제가 한 일입니다. 우리가 자연에 매우 근본적인이 왜곡을 측정 할 수 있다는 사실은 항상 저에게 영감을주는 것입니다.
어떤 유형의 개체를 찾고 있습니까?
중성자 별은 블랙홀 이외의 가장 컴팩트 한 별입니다. 우리는 그것들이 쌍으로 존재하고 더 가까이서 더 가깝게 회전한다는 것을 알고 있습니다. 그들은 중력파의 형태로 에너지를 잃고 합병하면 블랙홀을 형성합니다. 우리는 또한 큰 블랙홀을 형성하기 위해이 춤을 추고 통합하는 중간 크기의 블랙홀이 많이있을 수 있다고 생각합니다. 따라서 이러한 바이너리 시스템은 우리가 먼저 감지 할 가능성이 가장 높은 원인입니다.
우리는 또한 빅뱅 직후에 형성된 것으로 생각되는 확률 론적 배경 [중력파의 시끄러운 소리]을 찾습니다. 이 중력 파 배경은 모든 주파수에 존재합니다. 우리가 볼 수 없을 정도로 작지만 우리는 그런 배경을 찾을 것입니다.
고급 리고가 이미 중력파를 감지했다는 소문이있었습니다.
탐지기의 수행 방식을 이해하는 데 몇 달이 걸리기 때문에 우리가 말할 수있는 것은 없습니다. 그러나 우리는 지금 한 달 동안 탐지기를 운영하고 있습니다. 자신감이있는 데이터에 대해 아직 알 수있는 방법이 없습니다.
고급 리고는 중력파를 어떻게 찾습니까?
나에게 그것은 가장 놀라운 일입니다. Ligo는 복잡하지만 정확한 도구입니다. 간섭계입니다. 즉, 빔 스플리터로 2 개로 나누는 레이저 소스가 있습니다. 우리는 기계의 수직 무기 아래로 4km 떨어진 두 개의 빔이 있습니다. 끝에 거울을 찾고, 뒤로 반사되고, 다시 만나는 두 개의 빔이 있습니다. 우리는이 광선이 여행 한 거리의 약간의 차이를 알 수 있습니다.
아이디어는 중력파가 시공간을 왜곡하여 한 팔이 짧아지고 다른 팔은 더 길어지는 것입니다. 그것은 빔이 우리의 탐지기로 돌아올 때 위상차를 생성 할 것입니다. 우리는 그것을 빛의 양의 변화로 본다. 중력파가 없으면 빔이 돌아 오면 정확히 위상이없고 빛을 감지하지 않습니다. 그러나 중력파가 있다면 약간의 빛을 감지 할 것입니다.
그리고 이것의 규모를 제공하기 위해,이 광선은 4km를 여행하며 그 거리에서 양성자 직경보다 적은 차이를 감지 할 수 있습니다. 사실, 우리는 최고로 양성자 직경의 10,000에서 한 부분을하고 있습니다.
Quanta Magazine의 William Widmer
비디오 : Gabriela González는 중력파를 사용하여 블랙 홀 충돌을 측정하는 방법을 설명합니다.
양성자 직경의 1/10 분의 1 미만의 길이를 어떻게 감지 할 수 있습니까?
내가 묘사 한 방식은 간단하게 들립니다. 빔 스플리터, 레이저 및 두 개의 거울입니다. 그러나 통제 해야하는 수천 가지와 수천 가지가 있습니다. 거울이 움직이고 있기 때문에 거리가 항상 변하고 있습니다. 우리는이 거울들의 원자 운동, 브라운 운동이 우리를 너무 많이 제한하지 않도록하기 위해 많은 트릭이 필요합니다. 이 모든 것은 진공 상태에서 이루어져야합니다. 당신은 광자를 세고 있으며 광자 수에는 양자 불확실성이 있습니다. 현장에서 매우 어려운 일은 우리가 지금 가지고있는 민감성을 얻기 위해 소음원을 줄였습니다.
초기 리고와 고급 리고의 차이는?
입니다.외부에서 보면 똑같이 보이기 때문에 놀랍습니다. 동일한 천문대, 동일한 진공실입니다. 그러나 내부에서는 모든 것이 다릅니다. 우리는 더 많은 안정화와 더 많은 기능으로 10 배나 강력한 레이저를 가지고 있습니다. 초기 리고에서, 우리는 단일 서스펜션에 거울을 걸었고, 결과적으로“충격 흡수기”에 매달려 지진 소음을 줄였습니다. Advanced Ligo에는 활성 지진 분리 시스템에 매달려있는 4 중 서스펜션의 거울이 있습니다. 센서와 푸셔 (액추에이터라고 부르는 많은 센서와 푸셔가있는 시스템) 소음을 취소하는 시스템입니다. 그래서 그들은 땅이 움직이는 방식을 측정 한 다음 취소합니다.
우주가 얼마나 많은 우주가 진보 할 수 있을까?
우리는 이진 중성자 스타 시스템에 얼마나 민감한 지에 따라 감지기의 민감도를 언급합니다. 초기 Ligo를 사용하면 최대 20 Megaparsecs까지 이러한 시스템을 감지 할 수 있습니다. [megaparsec은 약 330 만 광년입니다.] 이제 우리는 60, 70, 때로는 80 메가 세스를 볼 수 있습니다. 그러나 우리는 고급 리고 탐지기가 모든 종과 휘파람과 함께 200 메가 바스에 도달해야한다고 생각합니다.
그리고이 감도는 고급 리고가 중력파를 감지 할 수있게합니까?
두 개의 탐지기에서 200 Megaparsecs의 민감도로 매년 수십 개의 이벤트가 예상됩니다. 우리가 150 megaparsecs에 있다면, 우리는 1 년에 몇 번을 볼 수 있습니다. 그러나 그것은 이미 하나 이상입니다!
최초의 고급 리고 달리기는 몇 개월 동안 만 예정되어 있습니까?
우리는 탐지기를 훨씬 더 개선하고 싶기 때문에 그렇습니다. 우리가 사물을 매우 빨리 볼 것이라고 예측하는 [천문학적] 모델이 있으므로 옳기를 바라고 있습니다. 내년에 우리는 6 개월의 데이터를 가져갈 계획입니다. 그리고 매년 우리는 무언가를 볼 때까지 더 나은 감도, 더 긴 달리기를 가질 것입니다.
감지되면 많은 분석이있을 것입니다.
예, 많은 일과 시간이 많이 걸릴 것입니다. 지난 몇 달 동안 우리는 탐지의 힌트가 있다면 우리가 겪을 단계를 미리 생각하려고 노력해 왔습니다. 우리는 그것을 어떻게 검증합니까? 우리는 어떻게 준비합니까? 대규모 협업에서 어떻게 논의합니까? 우리는 900 명이 있습니다. 우리는 탐지 절차가 있으며, 시간이 얼마나 걸릴지 추정하려고 노력합니다. 우리의 낙관적 추정치는 3 개월입니다.
중력 천체 물리학의 장기 목표는 무엇입니까?
앞으로 몇 년 안에 우리는 탐지 할 것이라고 생각합니다. 그러나 몇 명만있을 것이고 천문학에서는 사람들이 훨씬 더 많은 숫자에 익숙합니다. 그래서 10 년에서 15 년 만에, 나는 아마도 여러 국가가 공동 작업을 해야하는 더 큰 시설을 볼 수 있습니다. 나는 나 자신이 그 일에 일하는 데 매우 관여하는 것을 본다.
유럽 우주국이 2034 년에 출시 할 우주 기반 프로젝트가 있습니다. 저는 지상 탐지기에서 중력파가 발견되면서 프로젝트가 훨씬 더 빨리 진행될 수 있기를 정말로 기대하고 있습니다. 물론 우주 프로젝트는 항상 시간이 걸립니다. 그 시점부터, 나는 중력파 천문학의 모든 파장에서 폭발이있을 것이라고 생각합니다. 빛과 같을 것입니다. 중력파가 될 것입니다.
일단 중력파가 관찰되면 우주에 새 창을 열게 될 것이라는 시적 개념이 있습니다.
.이것은 확실히 새로운 창을 열고 있지만시뿐만 아니라 과학입니다. 예를 들어, 우리가 기대할 것으로 예상되는 것 중 하나는 아마도 첫 번째 또는 10 번째가 아닐 수도 있지만 결국 올 것입니다. 결국 올 것입니다. 중성자 별 2 개의 병합 또는 중성자 별과 블랙홀이있는 중력파입니다. 감마선 버스트는 매우 자주 감지되며 짧고 긴 두 가지 종류가 있습니다. 짧은 것은이 합병에서 나온 것입니다. 이것들은 매우 다른 두 개의 창문입니다 :감마선과 중력파.
첫 번째 중력파 감지는 무엇을 의미합니까?
첫 번째 이벤트에 대한 기대가 너무 많습니다. 우리가 하나가 있으면 다른 사람들이 따를 것입니다. 그리고 진짜 과학 - 얼마나 많은 블랙홀이 있는지, 중성자 별이 얼마나 많은지, 중성자 별 구성이 무엇인지 아는 것 - 과학은 첫 번째 탐지가 아니라 많은 탐지에서 나올 것입니다. 나는 그 첫 이벤트를 지나갈 수 있기를 정말로 고대하고있다.
