[ویدئو] مصاحبه: چگونه امواج گرانشی را اندازه گیری کنیم؟ امواج گرانشی اعوجاج فضا-زمانی هستند که انیشتین پیش‌بینی کرده بود. اندازه گیری آنها با ابزار مناسب امکان پذیر است. ویراستار ادبی Dunod با پیر بینتروی، استاد آزمایشگاه اختر ذرات و کیهان‌شناسی در دانشگاه دیدرو پاریس، مصاحبه کرد تا درباره این امواج مرموز و نحوه تشخیص آنها بیشتر بداند.
فضا-زمان یک رسانه مادی نیست، اما دینامیک آن شبیه به سیالات است. مانند آنها، می تواند متلاطم شود، به خصوص در زمان انفجار بزرگ، زمانی که امواج گرانشی از آن عبور می کردند. شبیه‌سازی‌های عددی از وجود این پدیده پشتیبانی می‌کنند که به نظر می‌رسد جایگزینی برای سناریوی تورم استاندارد در کیهان‌شناسی اولیه ارائه می‌کند.
هیدرودینامیک علمی است که آغاز آن به مدت‌ها قبل برمی‌گردد و با توجه به اینکه جریان آب یا رفتار مایعات همیشه انسان را مجذوب خود کرده است و اولین مهندسان قبل از ارشمیدس به دنبال کنترل حمل و نقل آب بوده‌اند، تعجب‌آور نیست. نقاشی‌هایی که لئوناردو داوینچی در چندین مورد از این دفترچه‌ها برای ما به جا گذاشته است، تصویری عالی از این جذابیت و این نگرانی‌هاست.
میشل سرس فقید، پیوندی بین تأمل در رفتار چرخشی آب و تولد فیزیک اتمی یونانی که توسط شعر معروف لوکریتیا فیلسوف اپیکوریسی توصیف شده است، فرض کرده بود.
اما تا زمانی که کار اویلر و برنولی معادلات قوی ریاضی شروع به توضیح این پدیده ها نکردند. امروزه، اگرچه اعتقاد بر این است که معادلات ناویر-استوکس ، همراه با اصول ترمودینامیک و معادلات الکترومغناطیس ، تقریباً همه پدیده‌های جریان سیال را توصیف می‌کنند، هنوز رازهایی وجود دارد که باید در هیدرودینامیک کشف شود.
در بسیاری است که مشغول وجود دارد فیزیکدانان و مهندسان قرن بیستم (توصیف رفتار اقیانوسها، اتمسفر و جریان هوا در اطراف یک هواپیما یا یک ماشین نیاز به نهایت درک آن).
این آشفتگی است (در این مورد به دوره جایزه نوبل فیزیک کیپ تورن مراجعه کنید ).
تا جایی که فیزیکدانانی با کالیبر فاینمن و لاندو به آن پرداخته‌اند و خود هایزنبرگ تز خود را در این زمینه تحت نظارت سامرفلد قبل از اینکه توسط اکتشافات او در فیزیک کوانتومی نشان داده شود، گذرانده است.
جریان سیالات انسان را برای هزاران سال مجذوب خود کرده است. لئوناردو داوینچی چندین نقاشی کشید که اشکال چرخشی آب را نشان می‌داد، اما تنها با کار ریاضیدانانی مانند اویلر، ناویر و استوکس بود که توانستیم آنها را توصیف و درک کنیم. امروز، ما در حال برقراری ارتباط بین این اشکال و نظریه سیاهچاله ها و اکنون با امواج گرانشی در طول انفجار بزرگ هستیم. می‌توانیم رویای نقاشی‌هایی را ببینیم که لئوناردو دوست داشت با موضوع فیزیک فضا-زمان‌های منحنی انجام دهد. © تصاویر ریاضیات، CNRS
امروز، همانطور که Futura در مقاله قبلی زیر توضیح داد، فیزیک تلاطم الهام بخش کسانی است که به دنبال درک کف فضا-زمان هستند که ژان پیر لومینه در یکی از کتاب های قبلی خود در مورد آن صحبت می کند . اکنون به نظر می رسد که حتی امواج گرانشی نیز می توانند رفتاری مشابه رفتار تلاطم سیال از خود نشان دهند، همانطور که فیزیکدان سباستین گالتیه هر چه بیشتر با همکارانش نشان می دهد.
با جیسون لوری و سرگئی ها Nazarenko او در سال 2020 منتشر شده یک مقاله که در آن پیشنهاد می شود که آشفته فضا-زمان در طول انفجار بزرگ با ازلی سیاه و سفید کوچک -holes در برخورد و رهبری امواج گرانشی تغذیه این آشفتگی می تواند به یک داده اند پدیده به مشابه تورم معمولاً ناشی از اثر میدان اسکالر است، تورم مشابه با بوزون میدان بروت-انگلرت-هیگز . اولین نتایج نشان می دهد که این فرضیه با تجزیه و تحلیل داده های تشعشعات فسیلی از مأموریت پلانک سازگار به نظر می رسد.
امسال، سباستین گالتیه و سرگئی نازارنکو اثر دیگری را منتشر کردند که در آن با شبیه سازی عددی آنچه را که محاسبات تحلیلی آنها در سال 2017 نشان داده بود و Futura در مقاله قبلی زیر در مورد آن صحبت کرد، تأیید کردند. این اولین باری است که این نوع شبیه‌سازی نشان می‌دهد که یک رفتار آشفته فضا-زمان می‌تواند با امواج گرانشی ایجاد شود، در ابتدا ضعیف و سپس قوی می‌شوند. این یک انگیزه دیگر برای بررسی بیشتر مدل تورم جایگزین پیشنهاد شده در سال 2020 و مبتنی بر این پدیده ها است.
سباستین گالتیه در حال نمایش آثار خود در مورد آشفتگی فضا-زمان. برای به دست آوردن ترجمه فرانسوی نسبتاً دقیق، روی مستطیل سفید در پایین سمت راست کلیک کنید. سپس باید زیرنویس انگلیسی ظاهر شود. سپس روی مهره سمت راست مستطیل، سپس روی «Subtitles» و در نهایت روی «Translate automatically» کلیک کنید. "فرانسوی" را انتخاب کنید. © موسسه اخترفیزیک پاریس
مقاله توسط Laurent Sacco منتشر شده در 12/27/2017
فضا-زمان یک رسانه مادی نیست، اما، با این وجود، دینامیک آن شبیه به سیالات است. بنابراین، مانند آنها، می تواند در زمان انفجار بزرگ یا در نزدیکی برخی از سیاهچاله ها متلاطم شود، به ویژه هنگامی که امواج گرانشی از آن عبور می کنند.
معادلات نسبیت عام ، درست مانند معادلات مکانیک سیالات، غیرخطی هستند، به طوری که استخراج پیش بینی از آنها اغلب دشوار است. با کمک کامپیوترها می توان بر این دام غلبه کرد، اما آنها محدودیت هایی دارند.
در واقع رفتار فضا-زمان و رفتار یک سیال نقاط مشترک زیادی دارند. بنابراین می توان از فیزیک سیالات برای نزدیک شدن به فیزیک فضا-زمان های منحنی الهام گرفت. این را در دهه های 1950 و 1960 فیزیکدان بزرگ جان ویلر درک کرد. به ویژه، او استدلال های پیشرفته ای داشت که نشان می داد فضا-زمان می تواند مانند یک سیال متلاطم با ساختار فومی در مقیاس بسیار کوچک، مانند پلانک، که در آن فواصل در حد 10 تا 35 سانتی متر یا کمتر، و بارها رفتار کند. کوتاه‌تر از 10-43 ثانیه، مقیاس‌های زمانی و مکانی که در نزدیکی زمان صفر فرضی بیگ بنگ نیز یافت می‌شوند. نوسانات کوانتومی در فضا-زمان توپولوژی آن را تغییر می‌دهد و سیاه‌چاله‌ها و کرم‌چاله‌های مجازی میکروسکوپی دائماً ظاهر و ناپدید می‌شوند.
سخنرانی در مورد تلاطم. © Mission 2000 در فرانسه، UTLS
دو محقق از آزمایشگاه فیزیک پلاسما (CNRS، Ecole Polytechnique، دانشگاه پاریس-سود، UPMC، رصدخانه پاریس) و دانشگاه وارویک ایده‌های ویلر را یک قدم فراتر بردند. بسته به فرضیه آنها، جنبه های دیگری از تلاطم سیال ممکن است ظاهر شود، همانطور که آنها در مقاله منتشر شده در مجله Physical Review Letters و در دسترس در arXiv توضیح می دهند .
این کار از یک جهت جالب توجه است، به ویژه به دلیل ارتباط احتمالی آن با تناظر سیال-گرانش که مدتی است دماغه خود را در فیزیک سیاهچاله ها نشان می دهد . در این مورد، محققان مظهر جدیدی از معادل آبشار متلاطم در فیزیک سیالات را یافتند، نوعی انتقال انرژی بین گرداب‌های بزرگ با انرژی جنبشی بالا و گرداب‌های کوچک‌تر که می‌تواند این انرژی را جذب و از بین ببرد. این پدیده تقریباً یک قرن پیش موضوع کار قابل توجهی بود، ابتدا توسط ریاضیدان بریتانیایی لوئیس ریچاردسون در دهه 1920 و سپس توسط همکار روسی او، آندری کولموگروف اسطوره ای، در دهه 1940.
در مورد حاضر، انتقال انرژی مرتبط با تلاطم فضا-زمان به لطف جفت‌های غیرخطی بین امواج گرانشی با دامنه‌های کم انجام می‌شود. به عنوان مثال، این امواج می‌توانند با انتقال فاز در میدان‌های کوانتومی اولیه، زمانی که نیروها از هم جدا می‌شوند، ابتدا در چارچوب نظریه‌های وحدت بزرگ (که فرضی باقی می‌مانند) و حداقل در طول شکست تقارن نیروی الکتروضعیف ایجاد شده باشند. .
به گفته محققان، این پدیده آبشار متلاطم می‌تواند به همگن کردن نوسانات اولیه فضا-زمان کمک کند که می‌تواند در زمان انفجار بزرگ بسیار آشفته باشد. این سوال برای کار بر روی تشعشعات فسیلی و فراوانی سیاهچاله های اولیه، که می توانند فسیل هایی از همان لحظات اولیه کیهان قابل مشاهده باشند، مهم است.
!
از ثبت نام شما سپاسگزاریم.
خوشحالم که شما را در میان خوانندگان ما قرار می دهم!
برخی از سیاهچاله ها فضا-زمان را متلاطم می کنند

source

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *