Satu juta batu dari Bumi, satelit Agensi Angkasa Eropah membawa dua kios terapung aloi platinum emas menunjukkan bahawa mungkin untuk mengukur pergerakan skala nukleus atom, yang dapat mengungkap sifat beberapa objek yang paling besar di alam semesta .
Kandungan Terkait
- Makmal Fizik Berasaskan Angkasa Boleh Membantu Ahli-ahli sains Belajar Bagaimana Gravity Warps Spacetime
Disebut LISA Pathfinder, kapal angkasa adalah tempat ujian untuk Antena Space Interferometer Evolved Laser (eLISA). Hasilnya muncul hari ini di dalam kertas dalam Surat Pemeriksaan Fizikal .
Misi eLISA akan terdiri daripada tiga kapal angkasa yang mengorbit matahari. Salah satu kapal angkasa akan menyerang laser ke arah dua yang lain, menggambarkan bentuk L sebanyak 621, 000 batu di sebelah. Laser akan mengukur jarak antara jisim ujian yang dibawa oleh probe ke dalam beberapa trilion meter - lebih kecil daripada atom. Pengukuran yang tepat akan membolehkan saintis mengamati gelombang graviti - gangguan yang menghulurkan ruang itu sendiri - yang merupakan akibat daripada teori relativiti umum Einstein. Gelombang lulus itu akan mengubah panjang satu sisi relatif L kepada yang lain, dan biarkan saintis melihat kelengkungan ruang yang sebenarnya.
"Katakanlah jika anda mempunyai satu jisim di New York dan satu di Torino [Itali], " profesor fizik Stefano Vitale di University of Trento di Itali dan penyiasat utama untuk LISA Pathfinder memberitahu Smithsonian.com. "Kedua-dua mereka mempercepatkan ke arah tengah bumi, apabila gelombang graviti berjalan oleh mereka mula jatuh dalam arah yang sedikit berbeza."
Tetapi mengesan gerakan kecil ini sukar, kata Fabio Favata, ketua jabatan penyelarasan Direktorat Sains ESA di sidang akhbar yang mengumumkan hasilnya. Itulah sebabnya LISA Pathfinder dilancarkan. "Kami memutuskan bahawa kita perlu belajar berjalan sebelum kita boleh berlari, " katanya. "Ini serupa dengan projek Gemini untuk Apollo ... Kami bukan sahaja belajar untuk berjalan tetapi untuk berlari dengan baik."
Di dalam LISA Pathfinder, dua 1.9-kilogram kiub aloi platinum emas terapung betul-betul 14.8 inci. Rasuk laser dicerminkan dari setiap kiub, dan laser superimposed mengukur gerakan mereka relatif kepada satu sama lain.
"Kami mengambil jutaan kilometer LISA dan kami menyusutnya ke dalam satu kapal angkasa, " kata Paul McNamara, saintis projek ESA untuk LISA Pathfinder. LISA Pathfinder terlalu kecil untuk mengukur gelombang graviti, tetapi ia menunjukkan bahawa instrumen dapat mengukur gerakan yang sangat kecil dan mungkin untuk membina persekitaran tanpa gangguan dari persekitaran luar.
The LISA Pathfinder menunjukkan ia boleh mengambil gerakan pada skala femtometer - satu juta per bilion meter. Itulah perintah magnitud yang lebih baik daripada yang mereka harapkan, kata Martin Hewitson, ahli sains kanan LISA Pathfinder. "Kami mahu melihat usul skala picometer, " katanya. Sebuah picometer adalah 1, 000 kali lebih besar daripada femtometer. "Ia lebih daripada 100 kali lebih baik daripada [pemerhatian] di atas tanah."
Gelombang graviti telah dikesan sebelum ini. Para saintis yang bekerja di Balai Cerap Gelombang Gravitational Laser Interferometer (LIGO) mengumumkan pada bulan Februari bahawa mereka telah menemui mereka. Gelombang itu mungkin dibuat oleh perlanggaran dua lubang hitam.
Tetapi LIGO berada di Bumi, yang bermaksud ia tidak dapat melihat jenis gelombang graviti yang mungkin dihasilkan oleh fenomena lain. Gempa bumi di seberang planet ini, melalu lori, dan juga pengembangan haba peralatan boleh menenggelamkan isyarat yang dicari LIGO. Faktor lain adalah saiz. Mana-mana pengesan berasaskan tanah hanya boleh jadi besar; LIGO, yang juga menggambarkan bentuk L, adalah 2.5 batu di sebelah, dan melantun laser ke belakang antara cermin untuk mendapatkan panjang berkesan 695 batu. Itu cukup besar untuk melihat gelombang graviti yang cekap dengan frekuensi yang diukur dari kira-kira 100 Hz hingga 1, 000 Hz, kata Shane Larson, profesor penyelidik penyelidikan di Northwestern University dan salah seorang saintis yang bekerja di LIGO. (Apabila pasukan LIGO mengumumkan penemuannya, frekuensi terendah "didengar" adalah kira-kira 35 Hz). Itu diterjemahkan kepada panjang gelombang kira-kira 300, 000 hingga 8.5 juta meter. (Gelombang graviti bergerak pada kelajuan cahaya). Itu bererti bahawa selain berlanggar lubang hitam, LIGO boleh mendengar bintang neutron ketika berputar atau pasangannya berputar ke satu sama lain.
eLISA, akan dapat melihat gelombang graviti yang mengambil masa beberapa saat untuk dilalui - kira-kira 0.0001 hingga 1 Hz, yang diterjemahkan kepada gelombang graviti sepanjang 3 bilion kilometer.
Larson berkata julat frekuensi membolehkan pengesanan objek dan fenomena yang tidak dapat dipadankan oleh LIGO. "Kami dapat melihat bintang-bintang neutron yang mengorbit antara satu sama lain, tetapi lebih awal, sebelum mereka saling dekat, " katanya. "Atau bintang kerdil putih, kerdil putih akan menghubungi dan bergabung tetapi mereka akan melakukannya sebelum LIGO dapat melihatnya." eLISA, bagaimanapun, akan menjemput mereka.
Vitale menambah bahawa eLISA akan menjawab beberapa soalan asas mengenai lubang hitam dan pusat galaksi. "Kami tahu bahawa setiap galaksi mempunyai lubang hitam dari ratusan ribu hingga berbilion massa solar, " katanya. "[eLISA] dapat melihat perlanggaran lubang belakang saiz itu, kita juga dapat melihat lubang hitam kecil jatuh ke dalam lubang hitam yang besar, yang menghantar isyarat yang membolehkan semacam pemetaan medan graviti di sekitar lubang hitam." Bentuk tepat bidang-bidang itu adalah soalan terbuka yang penting dalam astrofizik. Ia juga mungkin menunjukkan sama ada lubang hitam sebenarnya mempunyai ruang kejadian.
Larson berkata melihat perlanggaran lubang hitam yang lebih besar juga dapat memberi gambaran mengenai bagaimana lubang hitam di pusat galaksi menjadi begitu besar. "Kami melihat lubang hitam yang sangat besar di alam semesta, bagaimana mereka boleh mendapatkannya dengan cepat? LISA dapat melihatnya di tepi alam semesta."
eLISA dirancang untuk dilancarkan pada tahun 2034, dan harus mengambil data dalam masa beberapa bulan sahaja pelancaran.
