ในพื้นที่แห้งแล้งทางตะวันออกของรัฐวอชิงตัน ห่างจากโรงงานพลูโทเนียมชั้นนำของอเมริกาเพียงไม่กี่ไมล์ มีห้องทดลองขนาดมหึมา แขนยาว 2 ข้างยื่นออกไปในระยะไกล ในวันที่มีลมแรง วัชพืชจะกลิ้งไปมา กองทับกับโครงคอนกรีตของแขนกล และสร้างความปวดเศียรเวียนเกล้าให้กับเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงของห้องปฏิบัติการ แม้ว่าข้างในจะมีกิจกรรมมากมายในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ เตรียมพร้อม
สำหรับช่วงเวลา
ที่น่าตื่นเต้นที่สุดในประวัติศาสตร์ 14 ปีของศูนย์แห่งนี้ ปลายเดือนนี้ พวกเขาจะเริ่มการสังเกตการณ์ด้วยเครื่องจักรที่ได้รับการอัพเกรด เครื่องมือใหม่ และความรู้สึกที่ตรงกันว่าคราวนี้ เมื่อพวกเขาออกล่าคลื่นความโน้มถ่วง พวกเขาจะจับได้ตัวใหญ่ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทำนายคลื่นความโน้มถ่วงในปี พ.ศ. 2459
อันเป็นผลมาจากสมการสนามของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา สมการไม่เชิงเส้นร่วม 10 สมการเหล่านี้สร้างเอกภพในฐานะปฏิสัมพันธ์เชิงไดนามิกระหว่างมวล-พลังงานและอวกาศ-เวลา ดังที่นักฟิสิกส์ จอห์น วีลเลอร์ กล่าวไว้ว่า “สสารบอกอวกาศว่าโค้งอย่างไร และอวกาศบอกว่าสสารจะเคลื่อนที่อย่างไร”
คำทำนายหนึ่งของทฤษฎีทั่วไปคือเมื่อวัตถุขนาดใหญ่เคลื่อนที่ไปรอบๆ พวกมันทำให้โครงสร้างของอวกาศ-เวลาบิดเบี้ยว ทำให้เกิดระลอกคลื่นที่แผ่ออกไปด้านนอกด้วยความเร็วแสง ระลอกเหล่านี้เรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วง แต่ไม่ใช่คลื่นไซน์ที่คุ้นเคยที่พบในแม่เหล็กไฟฟ้า แต่จะยืดพื้นที่ในทิศทางเดียว
ในแนวตั้งฉากกับแนวการเคลื่อนที่ ในขณะเดียวกันก็บีบอัดในอีกทิศทางหนึ่งไปพร้อมกัน คล้ายกับริมฝีปากที่ย่นขึ้นและลงเพื่อจูบไม่เคยมีคำทำนายใดที่สมการของไอน์สไตน์ทำนายว่าผิด และในปี 1970 การสังเกตพัลซาร์คู่ ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วในวงโคจรรอบดาวนิวตรอนดวงอื่น
เสนอแนะอย่างยิ่งว่าคลื่นความโน้มถ่วงมีอยู่จริง (ดู “นักสืบพัลซาร์” ด้านล่าง) . อย่างไรก็ตาม ไม่เคยมีใครตรวจจับคลื่นดังกล่าวได้โดยตรง แม้จะพยายามมาหลายสิบปีแล้วก็ตาม LIGO ถูกสร้างขึ้นเพื่อเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้น ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2545 ถึง พ.ศ. 2553 ลำแสงเลเซอร์เคลื่อนที่จากศูนย์กลาง
ของห้องปฏิบัติการ
ลงไปยังแขนยาวที่ตั้งฉากกัน 2 แขน ซึ่งลำแสงดังกล่าวจะสะท้อนมวลขนาดใหญ่ที่แขวนอยู่และรวมตัวกันอีกครั้งใกล้กับจุดกำเนิด แนวคิดก็คือคลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านไปจะทำให้มวลเคลื่อนที่มากพอที่ความยาวของแขนจะเปลี่ยนแปลง และสร้างการเลื่อนเฟสที่ตรวจจับได้ในรูปแบบการรบกวน
ของลำแสงเลเซอร์ที่รวมตัวกันใหม่ ในบางโอกาสในช่วงแรกของการดำเนินการทดลองของ LIGO นักวิจัยคิดว่าพวกเขาได้เห็นการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวแล้ว – เฉพาะสัญญาณที่ควรจะเปิดเผยเป็นสัญญาณรบกวน หรือในกรณีหนึ่ง เป็นการจงใจปลอมที่นักวิจัยสร้างขึ้นภายในความร่วมมือ
เช่น การทดสอบขั้นตอนการตรวจสอบข้อมูลภายใน อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ โรงงาน LIGO ใกล้กับแฮนฟอร์ด รัฐวอชิงตัน พร้อมกับโรงงานแฝดในเมืองลิฟวิงสตัน รัฐลุยเซียนา กำลังเข้าสู่ยุคใหม่ ในเดือนมีนาคม ผู้รับเหมาเสร็จสิ้นการอัปเกรดสิ่งอำนวยความสะดวกแบบคู่มูลค่า 221 ล้านดอลลาร์
ซึ่งปรับปรุงความสามารถในการตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอได้ถึง 10 เท่า ด้วยการอัปเกรดนี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อ Advanced LIGO หรือ aLIGO นักวิจัยน่าจะสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้ ที่เกิดได้ทุกที่ในรัศมีประมาณ 420 ล้านปีแสง โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่โลก นั่นยังเป็นเพียงส่วนเล็กๆ
ของจักรวาล
ทั้งหมด แต่เพิ่มขึ้นเป็นพันเท่า (โดยปริมาตร) ของสิ่งที่เป็นไปได้ก่อนการอัปเกรด เมื่อระบบที่ได้รับการอัพเกรดเข้าสู่เกียร์สูงและบรรลุถึงความไวที่ออกแบบไว้ในปี 2559 หรือ 2560 นักวิทยาศาสตร์ที่ LIGO มั่นใจอย่างเงียบๆ ว่าพวกเขาจะได้เห็นบางสิ่งที่เป็นจริง
เพียงหนึ่งอะตอม การอัปเกรด aLIGO ที่เพิ่งเสร็จสิ้นไปเมื่อเร็วๆ นี้ล้วนมีเป้าหมายเดียวกันคือการลดสัญญาณรบกวน เสียงรบกวนทำให้เกิดความท้าทายสำหรับการทดลองทางฟิสิกส์มากมาย แต่สำหรับเครื่อง LIGO แบบคู่และเครือญาติแบบอินเตอร์เฟอโรเมตริก ปัญหานั้นรุนแรงเป็นพิเศษ
แม้ว่าคลื่นความโน้มถ่วงจะมาจากระบบที่มีมวลมากและมีพลังมากที่สุดในจักรวาล (เช่น หลุมดำคู่หนึ่งหรือดาวนิวตรอนที่โคจรรอบกันและกัน) แอมพลิจูดของพวกมันจะน้อยมากเมื่อมาถึงโลก ในความเป็นจริง คลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านคาดว่าจะเปลี่ยนความยาวของแขนยาว 4 กม. ของ LIGO
เพียงไม่กี่อะตอม (10 –18ม.) ซึ่งน้อยกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอนประมาณ 1,000 เท่า (ดู “วิธีการทำงานของ LIGO” ด้านล่าง ).เพื่อให้แน่ใจว่าหอดูดาวสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยได้ LIGO เกือบทุกด้านจึงได้รับการอัปเกรด สำหรับผู้เริ่มต้น ระบบแยกใหม่ได้รับการติดตั้งเพื่อป้องกัน
เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหว (เช่น เกิดจากรถบรรทุกวิ่งผ่านหรือแผ่นดินไหวขนาดเล็ก) เพียงเล็กน้อยในช่วงความถี่ที่ผู้สังเกตการณ์คลื่นให้ความสนใจ สิ่งอำนวยความสะดวกแบบ dual US มีความสำคัญที่นี่ เนื่องจากเสียงที่เห็นในสิ่งอำนวยความสะดวกหนึ่งแต่ไม่สามารถควบคุมสิ่งอื่นได้ คือการสะอึกเฉพาะที่
ที่ความถี่สูงกว่า ประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับ LIGO จะถูกจำกัดด้วยเสียงยิง ซึ่งเกิดขึ้นจากธรรมชาติควอนตัมของแสง โดยพื้นฐานแล้ว จำนวนโฟตอนที่ผลิตโดยเลเซอร์จะผันผวนตามเวลา ทำให้เกิดความไม่แน่นอนในระดับแอมพลิจูดและเฟสของลำแสง การเพิ่มกำลังของเลเซอร์ช่วยบรรเทาปัญหานี้
ได้บ้าง เนื่องจากสัญญาณที่เกิดจากคลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านไปจะแปรผันตามสัดส่วนของกำลัง ในขณะที่เสียงที่ยิงออกมาจะเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของกำลัง ด้วยเหตุนี้ aLIGO จึงเพิ่มกำลังของเลเซอร์ของโรงงานได้มากกว่าลำดับความสำคัญ ตั้งแต่อินพุตเริ่มต้นที่ 10 W ถึงประมาณ 200 W
Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
