ابتسامة كبيرة من مقاييس الإناث الصغيرة: تجاوزت ليزا باثفايندر التوقعات

مقياس الفمتار هو ^10-15 مترا. من أجل الوضوح ، يبلغ قطر البروتون 1.7 مم تقريبًا. 10 ^-14 م / ث ² - هو واحد من المليون من المليار من تسارع الجاذبية على الأرض. وهذه الدقة فقط ، أعلى بخمس مرات على الأقل مما كان مخططا في الأصل ، أظهرها المتظاهر التكنولوجي لتلسكوب الجاذبية LISA Pathfinder.

مقدمة صغيرة

LISA Pathfinder هو جهاز للتحقق من إمكانية قياس دقيق للغاية لتأثير الجاذبية على كتل الاختبار - مكعبان من الذهب وسبائك البلاتين معلقان في الفضاء. على المكعبات ، من الناحية المثالية ، فقط انحناء الزمكان من خلال أعمال الجاذبية. المسبار ، مع جميع المعدات ، معلقة في الفضاء دون لمس المكعبات ، وتعويض المحركات المنخفضة الدفع بضغط الرياح الشمسية وغيرها من الاضطرابات. يتم قياس موضع المكعبات بدقة شديدة بواسطة مقياس تداخل ليزر خاص. بمزيد من التفصيل ، يتم وصف تصميم المسبار بالصور هنا .

الخطط والنتائج

يوضح هذا الرسم البياني الحساسية مقابل التردد. التناظر مع الصوت صحيح تمامًا - الأجسام المتصادمة ذات الكتل المختلفة سوف "تجذب" الصوت بترددات مختلفة ، بعضها أعلى والبعض الآخر أقل. متطلبات LPF - قيم الحساسية المحسوبة لـ LISA Patfinder. متطلبات LISA - متطلبات كاشف الجاذبية LISA المستقبلي من ثلاثة مجسات. الخط هو المليون من تسارع المليار من الجاذبية على الأرض.

تسبب الإدراج الأول في 1 مارس 2016 في ظهور ابتسامات كبيرة وواسعة على وجوه العلماء - تجاوزت LISA Pathfinder المعايير المحسوبة في الحساسية!



في غضون شهر ، تم ضبط المسبار ، وإزالة التداخل التقني الواضح ، وأصبحت الحساسية أفضل ، في الترددات الأعلى اتضح أنها أعلى مما هو مطلوب للكاشف الكامل:



من المثير للاهتمام أنه على مر السنين ، فهم العلماء والمهندسون مصادر التداخل ، وتبين أنها ، اعتمادًا على التردد ، ناتجة عن ثلاثة أسباب:



على الجانب الأيسر ، عند الترددات المنخفضة ، يتداخل تصميم الجهاز نفسه. تعمل المحركات والإلكترونيات ، حتى من أجهزة الاستشعار النجمية ، وهي في الواقع كاميرات رقمية بدون أجزاء متحركة ثقيلة ، لا يزال هناك ضوضاء.
في الجزء الأوسط ، تنشأ الضوضاء من الجزيئات الفردية التي تصطدم بمكعبات. على الرغم من حقيقة أن الحاوية مع المكعبات مفتوحة في فراغ والضغط هناك صفر تقريبًا ، إلا أن جزيئات الهواء الفردية من الأرض لم يكن لديها الوقت الكافي للخروج والتدخل في عمليات المراقبة. لحسن الحظ ، مع مرور الوقت هناك عدد أقل منهم ، وفي هذا النطاق الترددي تزداد الدقة من تلقاء نفسها:


الخط الأحمر حساس في مايو ، إنه أفضل من الخط الأزرق في أبريل

، وأخيرًا ، يظهر ضجيج مقياس التداخل في الأعلى - في الواقع ، لا تتحرك المكعبات ، ولكن الجهاز يظهر حركة شبحية بسبب ضوضاءه الخاصة.

بهذه الدقة ، سيكون كاشف LISA قادرًا على رؤية أحداث الجاذبية التي تحدث على مدى مليارات السنين الضوئية:



الخط الأصفر على الرسم البياني هو سقوط ثقب أسود صغير في حفرة كبيرة على مسافة 3 مليار سنة ضوئية. ويمكن رؤية اصطدام مجرتين بفتحات سوداء في وسط ليزا خلال 12 مليار سنة ضوئية. هذا قريب من الانفجار الكبير. وإذا استطعنا بفضل تلسكوب هابل رؤية المجرات القديمة البعيدة جدًا ، فإن علم الفلك التثاقلي سيجعل من الممكن إلقاء نظرة خاطفة حتى في الوقت الذي كان فيه الكون معتمًا (في المرة الأولى بعد الانفجار الكبير كانت المادة في الكون قريبة جدًا من بعضها البعض لدرجة أن الفوتونات لا تستطيع الطيران بعيدًا) .


يجب أن يكون الاصطدام المقدر للمجرات أعلى بكثير من حساسية ليزا

زوجان من الحقائق المثيرة للاهتمام.

في أوائل يونيو ، أجاب علماء من مشروع LISA Pathfinder على أسئلة حول Reddit ، وتعلمنا من تلك الحوارات بعض الأشياء الأكثر إثارة للاهتمام.

بادئ ذي بدء ، تعمل أجهزة المشروع بشكل مثالي ، ولا تزال المجموعة الأولى من المحركات تعمل (هناك مجموعتان على المسبار).

ضغط الرياح الشمسي في LISA Patfinder هو 28 ميكرونيوتون.

لم يتم تحديد سبب التداخل الذي يعطي ذروة على الجانب الأيمن من الرسم البياني ، لكن العلماء يشتبهون في حدوث تداخل من المعدات. بمرور الوقت ، يريدون جمع القياس عن بُعد بتردد مختلف لتحديد السبب الدقيق والقضاء عليه.

المستقبل

على الرغم من النجاح الكبير الذي حققته LISA Pathfinder والرغبة في تلسكوب الجاذبية في أسرار الكون الآن ، يجب ألا ننسى أن كاشفًا كاملاً من ثلاثة أجهزة يجب أن يظهر فقط في عام 2034 ، وبالنظر إلى التحول المستمر في توقيت المشاريع التقنية المعقدة ، على الأرجح هذا لاحقًا. على الرغم من نجاح أدوات تأثير الجاذبية ، لم يتم إنشاء جميع التقنيات المطلوبة لـ LISA حتى الآن. على سبيل المثال ، نحن (البشرية) لا نعرف حتى الآن كيفية توصيل ثلاثة مجسات على مسافة عدة ملايين من الكيلومترات عن طريق أشعة الليزر من أجل قياس المسافة بدقة ونقل البيانات بدقة.

مصادر

تم إنشاء المادة من المصادر التالية:

1. بيان صحفي رسمي لوكالة الفضاء الأوروبية
2. تسجيل فيديو للمؤتمر الصحفي لمبدعي LISA Pathfinder
3. مشروع علماء AMA في Reddit

Source: https://habr.com/ru/post/ar395401/