Construkt Creative Commons License 2024.01.24 0 2 2171

 

Az általános relativitáselmélet  gravitációs hullámainak méretváltoztató hatása egészen más effektus, mint a speciális relativitás hosszkontrakciója. A kontrakció ugyanis nem jár semmiféle energiaközléssel, hanem egyszerűen azt mutatja, hogy a hosszmérés eredménye függ a megfigyelő vonatkoztatási rendszerétől is. A gravitációs hullámok viszont a bennük szállított energia révén fejtik ki a méretváltoztató hatásukat.

 

Így aztán, mivel a hozzánk érkező gravitációs hullámok energiái sokkal-sokkal kisebbek, mint a tárgyainkat összetartó energiák (elektromágneses illetve magenergiák), a testek méreteit nem képesek észrevehetően megváltoztatni. De erre nincs is szükség a LIGO működéséhez, mert abban a tükrök és a nyalábosztó sincsenek mereven rászerelve a karokra, hanem vékony szálakon vannak felfüggesztve.

 

 

A szabadon lógót tükrök távolságait pedig a közöttük járatott lézernyalábok interferenciáival mérik. Tudni kell viszont, hogy a fényhullámok hosszára, vagyis az interferenciák helyére is hasonló hatással vannak a gravitációs hullámok, mint a szabad tömegpontok közötti távolságokra. Nyilván nem egészen ugyanolyan hatással, hisz a tömegpontokkal ellentétben a szabad fénynyalábnak pl. nincs tömege, de azért ez jelentősen lerontaná a mérés hatékonyságát.

 

Ám itt jön a LIGO egyik nagy trükkje, ez ugyanis egy Fabry-Pérot interferométer, tehát a fénysugarak sokszor (történetesen 400-szor) oda-vissza járnak a berendezés 4m hosszú karjai mentén. Így míg a karok hosszai a gravitációs hullám éppen aktuális amplitúdója szerint deformálódnak, a Fabry-Pérot járatban tárolt fénynyalábok eleje a gravitációs hullám 10msec-al korábbi amplitúdója szerint. (Mivel a 400x2x4km=3200km hosszú nyaláb vákuumban kb. 10msec. időtartamú).

 

Így a LIGO akkor a legérzékenyebb, ha egymáshoz képest  kb.10msec. időeltorlódással érkező gravitációs zavarok erősségeit akarjuk egymással összehasonlítani. Más szóval, ha a gravitációs hullámok teljes spektrumtartományából a 100Hz körüli összetevőket vizsgáljuk.  (hiszen: 1/0.01sec.= 100Hz). E frekvencia alatt és felett veszít az érzékenységéből, mégpedig a frekvenciával arányos mértékben. Tehát pl. 10Hz-nél és 1000Hz-nél egyaránt 1/10-ed részére csökken.

 

A következő, a világűrbe képzelt LISA rendszer karjait már sokkal hosszabbra tervezik, így azok optimális érzékenységét  több nagyságrenddel alacsonyabb frekvenciára célozzák. Ezzel tehát sokkal nagyobb tömegű objektumok által keltett (vagyis sokkal lomhább) gr. hullámok lesznek kimutathatóak.

Előzmény: Elminster Aumar (2168)