LIGO | |
---|---|
Hanford kontrollrom | |
Organisasjon | LIGO vitenskapelig samarbeid |
Stat | forente stater |
Fundament | 1992 |
Nettstedet | www.ligo.caltech.edu/ |
Teleskoper | |
Hanford | interferometrisk detektor for gravitasjonsbølger |
Livingston | interferometrisk detektor for gravitasjonsbølger |
Plasseringskart | |
LIGO | |
LIGO , akronym for L aser I nterferometer G ravitational-Wave O bservatory ( laserinterferometerobservatorium for gravitasjonsbølger ), er et amerikansk observatorium designet for deteksjon av gravitasjonsbølger . Grunnlagt i 1984 av Kip Thorne , Rainer Weiss . LIGO er et samarbeidsprosjekt mellom forskere fra California Institute of Technology (Caltech) og Massachusetts Institute of Technology (MIT), sponset av National Science Foundation (NSF). Byggingen startet i 2002 med en innledende finansiering på 365 millioner dollar og var på den tiden det største og mest ambisiøse prosjektet som noen gang er finansiert av NSF.
LIGO-prosjektet ga Thorne, Weiss, sammen med Barry Barish som senere overtok gruppen, Nobelprisen i fysikk i 2017.
LIGO-prosjektet er basert på arbeidet til en rekke forskere som forsøkte å definere et eksperiment for å evaluere en del av Einsteins relativitetsteori , eksistensen av gravitasjonsbølger. Fra 1960-tallet og utover , amerikanske forskere, inkludert Joseph Weber, og sovjetiske forskere, Mikhail Evgen'evich Gertsenshtein og Vladislav Ivanovich Pustovoyt (Михаил Евгеньевич Герценшнаватевито ватавтавнавнавайн og Михаил Евгеньевич Герценшнаваладив Герценшнаватевин og Герценшнаватевин . [1] [2] .
I 1967 publiserte Rainer Weiss fra MIT en analyse for bruk av et laserinterferometer og begynte å bygge en prototype med forsvarstilskudd, men prosjektet ble stoppet før det ble operativt. [3] Fra 1968 begynte Kip Thorne en studie av gravitasjonsbølger og relaterte kilder i rommet ved Caltech, og ble overbevist om muligheten for å oppdage dem med et eksperiment. [1] En prototype av en interferometrisk gravitasjonsbølgedetektor ble bygget på slutten av 1960-tallet av Robert Forward sammen med kolleger ved Hughes Research Laboratories (ved bruk av speil montert på et isolert stativ), og på 1970-tallet (ved bruk av opphengte speil og flere laserstrålebaner) av Weiss ved MIT, og også av Heinz Billing og hans kolleger ved Garching i Tyskland , og også av Ronald Drever , James Hough og deres kolleger i Glasgow , Skottland . [4]
I 1980 finansierte NSF en studie for bygging av et stort interferometer av MIT (Paul Linsay, Peter Saulson, Rainer Weiss), og året etter bygde Caltech en 40 meter lang prototype (Ronald Drever og Stan Whitcomb). MIT-studien etablerte gjennomførbarheten av interferometre med en lengde i størrelsesorden en kilometer og med tilstrekkelig følsomhet. [1] [5]
Takket være innflytelsen fra NSF ble MIT og Caltech invitert til å lede prosjektet i fellesskap for bygging av et gravitasjonsbølgeobservatorium (LIGO) basert på MIT-studien og de eksperimentelle verkene til Caltech, MIT, Glasgow og av Garching . Drever, Thorne og Weiss dannet en strategisk komité for implementeringen av LIGO, men de klarte ikke å skaffe finansiering til prosjektet i 1984 og til og med i 1985. I 1986 ble komiteen oppløst og en enkelt leder ble utnevnt, Rochus E. Vogt ... I 1988 fikk et forsknings- og utviklingsforslag for LIGO finansiering. [1] [5] [6] [7] [8] [9]
Mellom 1989 og 1994 klarte ikke LIGO-prosjektet å ta av verken fra et organisatorisk eller vitenskapelig synspunkt; resultater ble kun oppnådd fra politisk synspunkt, og fikk støtte fra USAs kongress . [1] [10] Finansieringsforespørsler ble konsekvent avvist frem til 1991, da kongressen godkjente en førsteårsbevilgning på 23 millioner dollar; standardene for å motta midlene ble imidlertid ikke oppfylt, og NSF stilte spørsmål ved den teknologiske og organisatoriske forsvarligheten til prosjektet. [6] [7] I 1992 ble LIGO-prosjektet revidert i organisasjonen og Drever var ikke lenger en del av det direkte. [1] [10] [11] [12] Prosjektledelsesproblemer og tekniske bekymringer, fremhevet av NSF, førte til finansieringen i 1993. [1] [10] [13] [14]
I 1994, etter en konsultasjon mellom NSF, de vitenskapelige koordinatorene for LIGO-prosjektet, MIT og Caltech, trakk direktør Vogt seg og Barry Barish (Caltech) ble utnevnt til ny direktør for prosjektet, [11] [15] [1] og NSF påpekte at LIGO-prosjektet hadde siste sjanse til å bli finansiert. [10] Teamet ledet av Barish foreslo en ny studie, en ny finansiell plan og et nytt utøvende prosjekt som sørget for en investering som var 40 % høyere enn den forrige. Dette nye forslaget ble godkjent av NSF, inkludert økningen på 40 %. I 1994, med et tilskudd på 395 millioner dollar, ble LIGO-prosjektet det største og dyreste prosjektet finansiert av NSF. Mot slutten av 1994 ble grunnlaget lagt for den første detektoren i Hanford, Washington , og i 1995 begynte også arbeidet med den andre detektoren i Livingston , Louisiana . Mens byggingen ble fullført, i 1997, fremmet Barish etableringen av to nye institusjoner, LIGO Laboratory og LIGO Scientific Collaboration (LSC). LIGO - laboratoriet omfatter NSF-finansierte installasjoner og utstyr. LIGO Scientific Collaboration er et forum for utvikling av forskning og teknologi ved LIGO-laboratoriene. Direktør Barish betrodde Weiss rollen som talsperson for sistnevnte organisasjon. [1] [6]
Detektoren begynte å fungere i august 2002, men oppnådde ikke nevneverdige resultater før i 2010. I 2004 begynte utviklingen av detektorsensitivitetsforbedring (kalt "Enhanced LIGO"). Dette førte til at detektoren ble stoppet i noen år for å tillate utskifting av de originale detektorene og erstatte dem med en ny versjon kalt "Advanced LIGO". [16] Mye av forskningen og det teknologiske forbedringsarbeidet til de nye LIGO/aLIGO-maskinene var basert på pionerarbeidet til GEO600- detektoren i Hannover , Tyskland . [17] [18] [19] I februar 2015 ble de nye detektorene installert begge steder i LIGO. [20]
I midten av september 2015 ble den femårige overhalingen på 200 millioner dollar fullført, noe som brakte de totale kostnadene for LIGO-prosjektet til 620 millioner dollar. [21] [22] Den 18. september 2015 begynte Advanced LIGO sin vitenskapelige aktivitet med en følsomhet som er fire ganger større enn den opprinnelige versjonen av LIGO-interferometeret. [23] Følsomheten til detektoren vil økes ytterligere inntil den når den til prosjektet som er planlagt for 2021. [24]
11. februar 2016 publiserte LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration en artikkel om den første direkte observasjonen av gravitasjonsbølger , bestående av et distinkt signal mottatt klokken 09.51 UTC den 14. september 2015 av to sorte hull med ~30 solmasser som smelter sammen mellom dem omtrent 1,3 milliarder lysår fra jorden. [25] [26]
15. juni 2016 ble den andre påvisningen av en gravitasjonsbølge, også forårsaket av sammenslåingen av to sorte hull, annonsert, oppdaget 26. desember 2015. [27] Massen til de to sorte hullene, med 1,4 milliarder års mellomrom lys involvert i hendelsen er estimert mellom 14 og 8 solmasser, mye lavere enn den første oppdagede hendelsen; faktisk ble hendelsen bare fremhevet av utarbeidelsen av dataene til observatørene, i samarbeid med VIRGO. [27] Den 4. januar 2017 ved 10 og 11 minutter UTC ble det tredje signalet oppdaget, også produsert ved sammenslåing av to sorte hull, 3 milliarder lysår unna, med masser på 31 og 19 solmasser. [28]
LIGOs oppdrag er å observere gravitasjonsbølgene forutsagt av Albert Einsteins teori om generell relativitet . Sommeren 2004 begynte LIGO sitt søk etter gravitasjonsbølger skapt av astronomiske hendelser som involverte store akselererende masser som eksplosjonen av en supernova , kollisjon og koalescens av nøytronstjerner , dannelsen av sorte hull , sammenslåingen mellom stjernemasse sorte hull , rotasjon av forvrengte nøytronstjerner og til slutt restene av gravitasjonsbølger skapt med universets fødsel.
LIGO styrer to gravitasjonsbølgeobservatører samtidig:
Gravitasjonsbølger som har sin opprinnelse hundrevis av millioner lysår fra Jorden, bør forvrenge de 4 kilometerne mellom speilene med ca.10 × 10 −18 m (til sammenligning er ett hydrogenatom ca5 × 10 −11 m ).