गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाना

गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता विशाल लेजर इंटरफेरोमीटर की लंबवत भुजाओं की सापेक्ष लंबाई में उनके द्वारा उत्पन्न सूक्ष्म परिवर्तनों को मापकर लगाया जाता है, यह उपलब्धि पहली बार 2015 में LIGO द्वारा हासिल की गई थी।

Definition

गुरुत्वाकर्षण-तरंग संसूचन एक गुजरती तरंग द्वारा उत्पन्न तनाव, यानी दूरी में आंशिक परिवर्तन का मापन है, जिसे जमीन पर किलोमीटर-पैमाने के आधारभूत इंटरफेरोमेट्री द्वारा, नियोजित अंतरिक्ष इंटरफेरोमीटर द्वारा, और बहुत कम आवृत्तियों पर मिलीसेकंड पल्सर के टाइमिंग सरणियों द्वारा पूरा किया जाता है।

Scope

यह विषय इंटरफेरोमेट्रिक संसूचन के सिद्धांत, तरंग तनाव के प्रति L-आकार के इंटरफेरोमीटर की प्रतिक्रिया, प्रमुख शोर स्रोतों (भूकंपीय, तापीय और क्वांटम शॉट शोर) और उन्हें दबाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकों, वैश्विक संसूचक नेटवर्क (LIGO, Virgo, KAGRA) और नियोजित अंतरिक्ष तथा पल्सर-टाइमिंग वेधशालाओं, और शोर से संकेतों को निकालने के लिए उपयोग किए जाने वाले मिलान-फ़िल्टरिंग डेटा विश्लेषण को शामिल करता है।

Core questions

• एक लेजर इंटरफेरोमीटर दिक्काल तनाव को एक मापने योग्य संकेत में कैसे परिवर्तित करता है?
• संवेदनशीलता को कौन से शोर स्रोत सीमित करते हैं और उन्हें कैसे दूर किया जाता है?
• डिटेक्टर शोर के भीतर कमजोर संकेतों की पहचान कैसे की जाती है?

Key concepts

• लेजर इंटरफेरोमीटर
• तनाव संवेदनशीलता
• भूकंपीय और तापीय शोर
• क्वांटम शॉट शोर
• डिटेक्टर नेटवर्क और त्रिकोणीयकरण
• मिलान फ़िल्टरिंग

Key theories

इंटरफेरोमेट्रिक तनाव मापन

एक गुजरती तरंग दो लंबवत इंटरफेरोमीटर भुजाओं की लंबाई को विपरीत रूप से बदलती है, जिससे पुनर्संयोजित लेजर प्रकाश के हस्तक्षेप में बदलाव आता है, ताकि मापा गया चरण बदलाव गुरुत्वाकर्षण-तरंग तनाव का सीधा पठन हो।

मिलान-फ़िल्टर संसूचन

क्योंकि अपेक्षित तरंगरूपों की गणना पहले से की जा सकती है, शोर से बहुत नीचे के संकेतों को सैद्धांतिक टेम्पलेट्स के बैंकों के खिलाफ डेटा को सहसंबंधित करके निकाला जाता है, यह तकनीक जिसने पहले ब्लैक-होल विलय की पुष्टि की थी।

Clinical relevance

संसूचन तकनीक यह परिभाषित करती है कि गुरुत्वाकर्षण-तरंग खगोल विज्ञान क्या अवलोकन कर सकता है: भू-आधारित इंटरफेरोमीटर तारकीय-द्रव्यमान विलय के ऑडियो बैंड को कवर करते हैं, नियोजित अंतरिक्ष मिशन विशाल ब्लैक-होल बाइनरी के लिए कम आवृत्तियों तक पहुंचेंगे, और पल्सर-टाइमिंग सरणियां सुपरमैसिव ब्लैक-होल युग्मों से नैनोहर्ट्ज़ तरंगों की जांच करती हैं, जो मिलकर गुरुत्वाकर्षण-तरंग स्पेक्ट्रम को फैलाती हैं।

History

1960 के दशक में जोसेफ वेबर के अनुनाद-बार प्रयासों ने इस क्षेत्र को गति दी; वीस ने 1970 के दशक की शुरुआत में इंटरफेरोमेट्रिक दृष्टिकोण की कल्पना की, और दशकों के विकास के बाद LIGO ने सितंबर 2015 में पहली प्रत्यक्ष संसूचन हासिल की, यह उपलब्धि 2017 के नोबेल पुरस्कार द्वारा वीस, थोर्न और बारिश को मान्यता दी गई।

Key figures

• Rainer Weiss
• Kip Thorne
• Barry Barish
• Ronald Drever

Seminal works

• abbott2016
• saulson1994

Frequently asked questions

डिटेक्टर परमाणु नाभिक से छोटे लंबाई परिवर्तन को कैसे माप सकते हैं?

किलोमीटर-लंबी भुजाओं, हजारों बार परावर्तित उच्च-शक्ति वाले स्थिर लेजर, और भूकंपीय तथा तापीय गड़बड़ी से अत्यधिक अलगाव का उपयोग करके, इंटरफेरोमीटर 10^-18 मीटर के क्रम के अंतर भुजा-लंबाई परिवर्तन को महसूस करते हैं जो एक गुरुत्वाकर्षण तरंग उत्पन्न करती है।

एक के बजाय कई डिटेक्टरों की आवश्यकता क्यों है?

एक नेटवर्क इस बात की पुष्टि करता है कि एक संकेत खगोलीय है न कि स्थानीय शोर, और व्यापक रूप से अलग-अलग साइटों पर आगमन समय की तुलना करके, आकाश पर स्रोत का पता लगाता है, जो बहु-संदेशवाहक अनुवर्ती के लिए दूरबीनों को इंगित करने के लिए आवश्यक है।