Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Błędne analizy fal grawitacyjnych mogą prowadzić do fałszywych wniosków dot. teorii Einsteina

Rekomendowane odpowiedzi

Błędy, nawarstwiające się podczas analiz fal grawitacyjnych z różnych źródeł, mogą prowadzić do wyciągnięcia fałszywych wniosków, że ogólna teoria względności nie opisuje dobrze rzeczywistości, a prawdziwe są alternatywne teorie dotyczące grawitacji. Takie ostrzeżenie wystosowali brytyjscy naukowcy, którzy przeanalizowali sposób gromadzenia się tego typu błędów podczas analiz.

Zarejestrowanie fal grawitacyjnych przez detektor LIGO było jednym z najważniejszych dowodów na prawdziwość ogólnej teorii względności. Jednak fizycy mają nadzieję, że w sygnałach fal grawitacyjnych znajdą też dowody na istnienie błędów w teorii względności. Jako, że teoria Einsteina jest niekompatybilna z mechaniką kwantową, naukowcy podejrzewają, iż nie opisuje ona całościowo interakcji grawitacyjnych. Dlatego też dokonują szczegółowych porównań właściwości fal grawitacyjnych z ogólną teorią względności, a każdą niezgodność interpretują jako możliwe luki w teorii.

Christopher Moore i jego zespól z University of Birmingham podkreślają, że dotychczas wszystkie obserwacje fal grawitacyjnych były zgodne z założeniami Einsteina. Jednak w miarę, jak czułość amerykańskiego LIGO i europejskiego Virgo będzie rosła, a kolejne detektory również włączą się w badanie fal grawitacyjnych, będą dokonywane coraz bardziej szczegółowe analizy. Nie można więc wykluczyć, że autorzy tych analiz zauważą coś, co będą interpretowali jako potwierdzenie alternatywnych teorii.
Moore i jego zespół przyjrzeli się możliwym błędom, które mogą wystąpić podczas analiz różnych wydarzeń generujących powstanie fal grawitacyjnych. Ku swojemu zdumieniu zauważyli, że gdy tworzone są katalogi sygnałów fal grawitacyjnych, drobne błędy nawarstwiają się szybciej, niż przypuszczano.

Naukowcy wyjaśniają, że modelowanie fal grawitacyjnych to bardzo złożony proces. Wprowadza się więc pewne uproszczenia, by przeprowadzanie obliczeń było możliwe. Uproszczenia te polegają m.in. na ignorowaniu pewnych zjawisk fizycznych, np. pochodzących ze spinu czarnych dziur czy ekscentryczności ich orbit. A nawet wówczas, po rezygnacji z części danych, komputery mają problem z dokonaniem dokładnych obliczeń.

Brytyjscy naukowcy stwierdzili, że tempo akumulacji błędów zależy od tego, w jaki sposób łączone są różne wydarzenia generujące fale grawitacyjne. Innymi słowy, wiele zależy od tego, jak do obliczeń dodawane są kolejne parametry. Z jednej strony mamy bowiem stałe parametry, jak np. masę hipotetycznego grawitonu, z drugiej zaś parametry zmienne, jak te dotyczące „włosów” czarnych dziur. Ponadto akumulacja błędów zależy też od tego, jak błędy w modelowaniu rozłożone są w całym katalogu, w którym gromadzone są poszczególne wpisy i w jakim stopniu prowadzą one do odchyleń, czy zawsze przesuwają odchylenia w obliczeniach w tym samym kierunku, czy też je uśredniają.

Moore i koledzy zauważyli, że nawet gdy wykorzystywany model dobrze nadaje się do analizy konkretnego wydarzenia związanego z generowaniem fal grawitacyjnych, to przy wykorzystaniu go do analizy całego katalogu wydarzeń mogą pojawić się błędy, fałszywie wskazujące na prawdziwość teorii alternatywnych wobec ogólnej teorii względności.

Inni specjaliści chwalą Brytyjczyków. Nicolás Yunes z University of Illinois Urbana-Chapaign mówi, że o problemie błędów wskazujących na nową fizykę wiadomo nie od dzisiaj, jednak praca ekspertów z Wielkiej Brytanii to doskonały punkt wyjścia do dalszych badań nad tym problemem i metodami jego przezwyciężenia. Katerina Chatzioannou z California Institute of Technology przyznaje, że obecnie wykorzystywane modele są wystarczająco dobre, by analizować dostępne dane z fal grawitacyjnych, jednak nie wiadomo, czy sprawdzą się one w przyszłości.

W miarę, jak coraz więcej dowiadujemy się o falach grawitacyjnych i ich właściwościach, powinniśmy być w stanie korygować błędy, o których jest mowa w badaniach, dodaje Emanuele Berti z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

No tak, teorie należy potwierdzać a nie testować - mieszać danymi dopóki nie zgadza się z oczekiwaniami ... nieważne czy np. sprzeczne z mechaniką kwantową czy eksperymentalnie problematyczne.

Fale grawitacyjne już są w GEM ( https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitoelectromagnetism ) - potwierdzonym przez Gravity Probe B i znanym przed Einsteinem.

Edytowane przez Jarek Duda

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
7 godzin temu, Jarek Duda napisał:

No tak, teorie należy potwierdzać a nie testować - mieszać danymi dopóki nie zgadza się z oczekiwaniami ...

Na tak, na pewno nie warto uczyć się czym się różni sprawdzanie techniki pomiaru od naginania tego pomiaru - bo wiadomo że wszyscy naukowcy od dawna mają zlecone tylko udowadnianie tego że nie żyjemy w matrixie na płaskiej Ziemi.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Problem w tym że nauka ma olbrzymi bias na status quo - autorytety dziedziny zbudowały swoją siłę na starej wizji, jej zmiana oznaczałaby dla nich utratę statusu, pozycji, dorobku, finansowania ...
Doświadczyłem tego osobiście - akademicy z teorii informacji mają w dorobku dziesiątki artykułów, patentów dookoła Huffmana, kodowania arytmetycznego - uznanie nowej metody nie jest im na rękę ... na szczęście po prostu praktycy zaczęli używać - w informatyce metoda działa lepiej to pewnie wyprze (choć są wyjątki np. pakowanie patentów do standardów).

Znacznie gorzej w fizyce, gdzie można np. w nieskończoność dodawać kolejne poprawki bez konieczności głębszej refleksji np. na to co zamiecione pod dywan ...
W grawitacji pamiętam cytat profesora że "dzięki Einsteinowi mamy pracę" ... zaprzeczenie tej teorii wybranej z powodów estetycznych, zupełnie wywróciłoby tą grupę społeczną.

Jeśli rzeczywiście chcemy kiedyś zrozumieć naturę, po pół wieku ruszyć obecny kryzys w fizyce ... to trzeba się skupić na obiektywnej weryfikacji przekonań, a nie obecnej walce o podtrzymywanie tradycji z dziada, pradziada.
Czyż sprzeczność MK z OTW nie oznacza że tylko jedno z nich może być do końca prawdziwe?

Edytowane przez Jarek Duda
  • Pozytyw (+1) 1

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
W dniu 24.06.2021 o 11:55, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Jako, że teoria Einsteina jest niekompatybilna z mechaniką kwantową, naukowcy podejrzewają, iż nie opisuje ona całościowo interakcji grawitacyjnych.

To jakieś nowe odkrycie! OTW jest teorią klasyczną (tzn. niekwantową), ale niekompatybilność oznaczałaby niemożność stworzenia teorii kwantowej grawitacji a kilka już mamy i wszystkie są "strunowe".
Kompatybilność oznacza istnienie przejść granicznych pozwalających uzyskać OTW jako przybliżenie - nie oznacza to, że grawitacja nie może być bardziej skomplikowanym zjawiskiem.

W dniu 24.06.2021 o 12:16, Jarek Duda napisał:

Fale grawitacyjne już są w GEM

No tak, ale GEM jest dominującym rozwinięciem OTW w szereg i niezłą aproksymacją, byłoby zatem dziwne gdyby ta teoria nie opisywała fal grawitacyjnych.

23 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Problem w tym że nauka ma olbrzymi bias na status quo - autorytety dziedziny zbudowały swoją siłę na starej wizji, jej zmiana oznaczałaby dla nich utratę statusu, pozycji, dorobku, finansowania ...

Fizyka wypada pod tym względem wyjątkowo dobrze (jak i reszta nauk ścisłych).

23 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Znacznie gorzej w fizyce, gdzie można np. w nieskończoność dodawać kolejne poprawki bez konieczności głębszej refleksji np. na to co zamiecione pod dywan ...
W grawitacji pamiętam cytat profesora że "dzięki Einsteinowi mamy pracę" ... zaprzeczenie tej teorii wybranej z powodów estetycznych, zupełnie wywróciłoby tą grupę społeczną.

Albo mamy "estetykę", albo poprawki, ale nie jedno i drugie!
Estetyczną teorią jest OTW. GEM jest jej przybliżeniem i można skonstruować nieskończony ciąg teorii który przybliża nam OTW coraz lepiej.
W takim sensie OTW jest teorią znacznie lepszą od GEM, zwłaszcza że lepiej zgadza się z obserwacjami.

W dniu 24.06.2021 o 21:05, Jarek Duda napisał:

po pół wieku ruszyć obecny kryzys w fizyce

Nie ma żadnego kryzysu w fizyce. To złudzenie może wynikać z niechęci opanowania umiejętności potrzebnych do zrozumienia rezultatów z ostatnich 50 lat.

W dniu 24.06.2021 o 21:05, Jarek Duda napisał:

Doświadczyłem tego osobiście - akademicy z teorii informacji mają w dorobku dziesiątki artykułów, patentów dookoła Huffmana, kodowania arytmetycznego - uznanie nowej metody nie jest im na rękę ...

(Wyczuwam lekkie poczucie niedowartościowania - wiem jak to boli ;))
Mógłby kolega rozwinąć tę myśl? Uważają że nie działa? A może po prostu nie mają niczego do dodania? Chyba że chodzi o podręczniki - cykl tworzenia i upowszechnienia makulatury to nawet kilkanaście lat. Faktem jest, że nauka jak każda inna dziedzina gospodarki wymaga również odrobiny marketingu.
Podstawowy błąd kolegi to nazewnictwo, poniższy filmik ilustruje w czym problem: 
https://youtu.be/lcfV_Rn5Ats?t=7

 


Zamiast ANS powinno być "Duda compression".
Robi się to w następujący sposób:
 https://www.google.com/search?q=Dr.+Marcus+Duda's+compression+sock&oq=Dr.+Marcus+Duda's+compression+sock&aqs=chrome..69i57j33i160.551j0j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8

W dniu 24.06.2021 o 21:05, Jarek Duda napisał:

na szczęście po prostu praktycy zaczęli używać

Da się uzyskać uznanie w jakiś bardziej doniosły sposób?
 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
5 hours ago, peceed said:

No tak, ale GEM jest dominującym rozwinięciem OTW w szereg i niezłą aproksymacją, byłoby zatem dziwne gdyby ta teoria nie opisywała fal grawitacyjnych.

Rozwijając Taylorem można sobie wyobrazić OTW jako nieskończony szereg poprawek Newtona, GEM to pierwsza z nich - konieczna dla Lorentzowskiej niezmienności, już zawierająca fale grawitacyjne ... i jedyna porządnie zweryfikowana eksperymentalnie np. przez Gravity Probe B.

Cały grawitacyjny mainstream jest zbudowany na Einsteinie, stwierdzenie że jest inaczej zawaliłoby autorytet, dorobek, finansowanie tych ludzi ... ale eksperymentalnie niewiele wiemy o kolejnych poprawkach, szczególnie że pełna teoria jest nierenormalizowalna czyli sprzeczna z mechaniką kwantową ... podczas gdy samo GEM matematycznie to EM (drugi zestaw r. Maxwella) - nie ma problemu.

Dopiero teraz wchodzimy w realne możliwości eksperymentalnej weryfikacji kolejnych poprawek, powyższy artykuł zaczyna się od "Błędy, nawarstwiające się podczas analiz fal grawitacyjnych z różnych źródeł" - zamiast pychy: wychodzenia z pewności że wszystkie "estetyczne" poprawki Einsteina są idealne, w nauce konieczna jest pokora - np. próbować estymować te poprawki z eksperymentów, porównując m.in. z tymi z Einsteina poprzez np. statystyczne testy hipotez.

5 hours ago, peceed said:

Nie ma żadnego kryzysu w fizyce.

Oficjalne to np. wspomniany problem z kwantową grawitacją, czy nieobserwacja ciemnej materii ... nieoficjalnych znacznie więcej.

Odnośnie ANS, po wielu próbach pierwszy artykuł udało się opublikować w 2015 - ponieważ już był masowo używany. Chwilę wcześnie rok byłem postdokiem w centrum teorii informacji - zero zainteresowania. Teraz już dosłownie każdy używa ANS m.in. w jądrze Linuxa, więc powoli pojawiają się artykuły pojedynczych osób z teorii informacji (ale np. MPEG pewnie pozostanie na CABAC bo mają na niego pełno patentów), po Google teraz Microsoft próbuje patentować ( https://www.theregister.com/2021/03/13/microsoft_ans_patent/ ), a w Polsce jestem z tym sam, nikt palcem nie ruszy. Może JPEG XL ( https://en.wikipedia.org/wiki/JPEG_XL ) coś poprawi, zobaczymy.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
W dniu 24.06.2021 o 21:05, Jarek Duda napisał:

Czyż sprzeczność MK z OTW nie oznacza że tylko jedno z nich może być do końca prawdziwe?

 Może jest coś innego jeszcze. Czy to nie jest tak, że jeżeli udało by się wykryć błędy w obu teoriach i zrobić ich refaktoring to te sprzeczności by znikły? Jak dla mnie obie są ułomne w jakiś tam aspektach. No ale co ja tam wiem.  

Edytowane przez l_smolinski

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
4 godziny temu, Jarek Duda napisał:

ale eksperymentalnie niewiele wiemy o kolejnych poprawkach, szczególnie że pełna teoria jest nierenormalizowalna czyli sprzeczna z mechaniką kwantową

To bez znaczenia. OTW jest i tak teorią klasyczną, nie ma żadnego wymagania aby kwantowa grawitacja dawała OTW inaczej jak klasyczne przybliżenie.
"Kwantyzacja" OTW to naiwne podejście choćby z tego powodu, że teorii kwantowych o takich samych przybliżeniach klasycznych zazwyczaj jest więcej, zatem nie istnieje żadna procedura dająca w każdym przypadku "prawdziwą" kwantową teorię z teorii klasycznej.
Teoria strun przewiduje/dopuszcza uogólnienie teorii relatywistycznej.

5 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Cały grawitacyjny mainstream jest zbudowany na Einsteinie, stwierdzenie że jest inaczej zawaliłoby autorytet, dorobek, finansowanie tych ludzi

To bzdura. Finansowanie fizyki teoretycznej w ogóle nie zależy od detali fizyki teoretycznej, ludzie którzy decydują o wielkości środków nie znają fizyki nawet na poziomie szkoły średniej. Nikt nie bronił tworzenia teorii konkurencyjnych do teorii relatywistycznej i takie powstały. Właściwa selekcja dopiero się zaczyna, a do tego absolutnie potrzebne były lata obliczeń przewidywań relatywistycznych oraz dostęp do odpowiednich danych obserwacyjnych.

5 godzin temu, Jarek Duda napisał:

zamiast pychy: wychodzenia z pewności że wszystkie "estetyczne" poprawki Einsteina są idealne

Einstein nie stworzył teorii na zasadzie ciągu kolejnych poprawek, tylko "odgadł" jej ostateczną powstać dzięki nadzwyczajnej intuicji pozwalającej na rozmaite doświadczenia myślowe oraz założenie pewnych zasad jak na przykład  zasady równoważności. Nie jest powiedziane że pełna teoria opisująca rzeczywistość jej nie łamie, ale nie da się uciec od faktu że OTW jest co najmniej doskonałym przybliżeniem rzeczywistości, przewidziała zaginanie światła w polu grawitacyjnym, grawitacyjną dylatację czasu oraz ruch Merkurego.

Na dzień dzisiejszy stałą G znamy dokładnością do czterech cyfr znaczących, co pokazuje że rozróżnianie pomiędzy teoriami różniącymi się subtelnymi efektami jest odległe. I na tym polega pokora, że akceptujemy niedoskonałości eksperymentów i spokojnie czekamy.

W dniu 24.06.2021 o 21:05, Jarek Duda napisał:

Czyż sprzeczność MK z OTW nie oznacza że tylko jedno z nich może być do końca prawdziwe?

Mechanika kwantowa to ostateczny framework pojęciowy w którym formułujemy teorie fizyczne - niezbędny z powodów czysto logicznych.
Zatem OTW na pewno nie jest "prawdziwa", jest jedynie użyteczna.

5 godzin temu, Jarek Duda napisał:

ale np. MPEG pewnie pozostanie na CABAC bo mają na niego pełno patentów), po Google teraz Microsoft próbuje patentować

Najlepiej byłoby usunąć patenty na oprogramowanie: na pewno są społecznie szkodliwe, nie ma żadnego dowodu by powiększały innowacyjność. Ale tego raczej nie da się osiągnąć, zwłaszcza 

Najbardziej brakuje "publicznych" patentów - rozwiązań które opisywałoby się dokładnie tak samo jak patenty, nie musiało płacić "za ochronę", a rozwiązanie od razu stawałoby się public-domain. Z założenia są one niepotrzebne ze względu na tzw. prior-art, w praktyce wyrównywałyby szanse ze względu na zrównanie podstawy prawnej, do tego pozwoliłby na łatwiejsze odrzucenie nowych patentów przez sam urząd patentowy. Problem czy coś jest oczywiste zostałby zamieniony na trywialne "czy coś było zgłoszone wcześniej". Patent publiczny nawet nie musiałby być dokładnie "sprawdzany" - z założenia służyłby do blokowania patentów składanych później.

Kiedyś rozważałem stworzenie publicznego trolla patentowego, tzn. organizacji non-profit która sama posiadałaby patenty używane do ochrony wolnego oprogramowania.
Sęk w tym, że największymi beneficjentami wolnego oprogramowania i tak są wielkie biznesy (np. Android) a nie użytkownicy końcowi, nikomu tak naprawdę nie zależy na funkcjonowaniu takiej organizacji.

BTW. bardzo fajne określenie, nadaje się na element stopki ;) : 
__
Jarek Duda
"Boffin who invented ANS encoding and made it public domain"



 

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Cytat

mamy bowiem stałe parametry, jak np. masę hipotetycznego grawitonu,

Masa grawitonu? :)
Toż w naszym najlepszym modelu rzeczywistości - masy są jego parametrami, trzeba je zmierzyć a nie wyliczyć a tu nagle masa grawitonu - której nie da się zmierzyć :) w przewidywalnej przyszłości a najpewniej w ogóle się nie da zmierzyć masy grawitonu.
 

 

W dniu 25.06.2021 o 23:35, peceed napisał:

teorii kwantowej grawitacji a kilka już mamy i wszystkie są "strunowe".

W jakim sensie Pętlowa Grawitacja Kwantowa jest strunowa? 
Bo nie jest:
https://zapytajfizyka.fuw.edu.pl/pytania/czym-jest-petlowa-grawitacja-czym-rozni-sie-od-teorii-strun/
Twój optymizm co do pomysłu ze strunami jest zadziwiający.

W dniu 26.06.2021 o 11:12, l_smolinski napisał:

Jak dla mnie obie są ułomne w jakiś tam aspektach

W sumie nawet obie mogą być poprawne. Rzeczywistość nie musi być na każdym poziomie tak kompatybilna wewnętrznie jakbyśmy chcieli.
Szukamy teorii ostatecznej ale tych teorii może być kilka i może już je nawet znamy.
Chociaż wiemy co to prąd elektryczny to daleko nam do ułożenia na tej podstawie praw dotyczących świadomości.
My dalej mamy problem z układem trzech ciał przy jednym oddziaływaniu. Matematyka nie daje rady. I nie musi dać rady w przyszłości.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
W dniu 26.06.2021 o 14:04, peceed napisał:

Mechanika kwantowa to ostateczny framework pojęciowy w którym formułujemy teorie fizyczne - niezbędny z powodów czysto logicznych.

Ostateczny* to trochę d

 

W dniu 26.06.2021 o 14:04, peceed napisał:

Kiedyś rozważałem stworzenie publicznego trolla patentowego, tzn. organizacji non-profit która sama posiadałaby patenty używane do ochrony wolnego oprogramowania.
Sęk w tym, że największymi beneficjentami wolnego oprogramowania i tak są wielkie biznesy (np. Android) a nie użytkownicy końcowi, nikomu tak naprawdę nie zależy na funkcjonowaniu takiej organizacji.

Oczywiście. Za każdym typem licencji kryje się przemyślany model biznesowy. Byłem kiedyś na rozmowie o pracę. Debil rekruter, mający udziały w firmie przekonywał mnie, że open source jest dla dobra ludzkości. 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
6 godzin temu, thikim napisał:

Pętlowa Grawitacja Kwantowa jest strunowa?

Nie jest strunowa i nie jest kwantową teorią grawitacji (nie działa).

 

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Fale grawitacyjne zdradzają niektóre właściwości czarnych dziur, przez które zostały wygenerowane, takie jak ich masa czy odległość od Ziemi. Jednak para brytyjskich fizyków twierdzi, że dzięki nim można dowiedzieć się znacznie więcej o czarnych dziurach. Zdaniem Louisa Hamaide i Theo Torresa z King's College London, fale grawitacyjne mogą zdradzić nam informacje o materii wchłoniętej przez czarne dziury.
      Jak wiemy, wszystko, co przekroczy horyzont czarnej dziury, zostaje przez niż wchłonięte. Z dziur nie wydobywa się nawet światło, dlatego tak trudno je badać. Jednak w 1974 roku Stephen Hawking zaproponował istnienie promieniowania wydobywającego się z czarnej dziury. Jedną nielosową cechą tego tzw. promieniowania Hawkinga, jest energia emitowanych fotonów, która zależna jest od masy dziury. Istnienie promieniowania Hawkinga prowadzi do paradoksu. Polega ona na bezpowrotnej utracie informacji o obiektach, które kiedyś zostały wchłonięte przez czarną dziurę. To sprzeczne z zasadami mechaniki kwantowej, które mówią, że informacja nie może ulec zniszczeniu i całkowicie zniknąć z wszechświata.
      Hamaide i Torres przeprowadzili obliczenia dla czarnej dziury Schwarzschilda, czyli statycznej czarnej dziury. Obiekt taki nie posiada ładunku ani pędu, a promień jej horyzontu zdarzeń jest wprost proporcjonalny do jej masy. Naukowcy wykorzystali przy tym teorię perturbacji, za pomocą której badali zmiany właściwości czarnej dziury w wyniku wchłonięcia przez nią obiektu.
      Z obliczeń wynika, że sygnatura pozostawiona przez obiekt wpadający do czarnej dziury jest niezwykle prosta. Z częstotliwości fal grawitacyjnych możemy poznać masę czarnej dziury, a ich amplituda zawiera informacje o masach obiektów, które do niej wpadły. Czas wpadnięcia do czarnej dziury jest zaś zapisany w fazie amplitudy, a informacje o kącie, pod jakim cząstki wpadły zawarte są w kątach fazowych sygnału fali grawitacyjnej, stwierdzają badacze na łamach Classical and Quantum Gravity.
      Wielu specjalistów sceptycznie podchodzi do twierdzeń naukowców z King's College. Zwracają oni uwagę, że czarna dziura jest układem kwantowym, tymczasem Hamaide i Torres wykonali analizy klasyczne. Autorzy pracy przyznają, że sygnatury są klasyczne, a opis całego obiektu powinien być kwantowy, na podstawie funkcji falowej. Z ich obliczeń wynika, że klasyczna informacja będzie stanowiła ponad 99,9% całości, jednak nigdy nie osiągnie 100%, dlatego też w ten sposób nie uda się uzyskać pełnych informacji o czarnej dziurze. Sceptycy zwracają też uwagę, że nie w każdym przypadku można będzie dokonać pomiaru klasycznej informacji i pytają, czy w ogóle takie pomiary są możliwe. Do ich przeprowadzenia bowiem konieczne byłoby uzyskanie danych z wielu niezwykle czułych detektorów otaczających czarną dziurę. Samo więc praktyczne zastosowanie obliczeń stoi pod olbrzymim znakiem zapytania, tym bardziej, że współczesne wykrywacze fal grawitacyjnych i tak mają problemy z precyzyjnym określeniem masy i spinu czarnych dziur. I w przyszłości się to nie zmieni.
      Autorzy badań zgadzają się z takim stanowiskiem. Dodają jednak, że ich praca pokazuje, iż w miarę jak przyszłe detektory fal grawitacyjnych będą coraz bardziej czułe, to uzyskanie z nich konkretnych informacji na temat właściwości czarnej dziury będzie łatwiejsze, a nie – jak się często uważa – trudniejsze.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy pracujący pod kierunkiem uczonych z University of Cambridge wykorzystał dwa teleskopy do bezpośredniego zmierzenia masy białego karła metodą mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Specjaliści obserwowali, jak światło z odległej gwiazdy zagina się wokół karła LAWD 37. Po raz pierwszy udało się zaobserwować takie zjawisko w odniesieniu do izolowanej gwiazdy innej niż Słońce i po raz pierwszy zmierzono w ten sposób masę takiej gwiazdy.
      Białe karły powstają z gwiazd podobnych do Słońca po ustaniu w nich reakcji jądrowych. To niezwykle gęste obiekty składające się ze zdegenerowanej materii. LAWD 37 jest przedmiotem intensywnych badań. Znajduje się w odległości zaledwie 15 lat świetlnych od nas i powstał około 1,15 miliarda lat temu. Dzięki temu, że jest on tak blisko, mamy o nim dużo informacji. Brakowało nam pomiarów masy, mówi główny autor badań, doktor Peter McGill. Wraz z kolegami wykorzystał on Teleskopy Gaia i Hubble do przeprowadzenia pomiarów z wykorzystaniem przewidzianego przez Einsteina zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego.
      Einstein przewidział je w Ogólnej Teorii Względności stwierdzając, że gdy na tle odległej gwiazdy będzie przechodził masywny niewielkie obiekt, to docierające do nas światło z tej gwiazdy zostanie zagięte w wyniku oddziaływania grawitacyjnego tego obiektu. Efekt ten jako pierwsi potwierdzili w 1919 roku brytyjscy astronomowie, Arthur Eddington i Frank Dyson, podczas zaćmienia Słońca. Einstein sceptycznie odnosił się jednak do możliwości wykrycia go dla gwiazdy spoza Układu Słonecznego. Dopiero w 2017 roku udało się go potwierdzić dla znajdującego się w układzie podwójnym białego karła Stein 2051 b. Teraz po raz pierwszy zaobserwowano go dla pojedynczej gwiazdy spoza Układu Słonecznego.
      Zespół McGilla wykorzystał dane z Teleskopu Gaia do dokładnego ustawienia Teleskopu Hubble'a w odpowiednim miejscu i czasie. Pomiarów dokonano w listopadzie 2019 roku. Przez kolejne lata naukowcy zajmowali się wyizolowaniem światła odległej gwiazdy z całego tła. Efekt soczewkowania był bowiem bardzo słaby. Jak mówi McGill, to tak, jakby mierzyć długość widzianego z Ziemi samochodu znajdującego się na Księżycu. Efekt ten był 625 razy mniejszy niż zagięcie obserwowane w 1919 roku podczas zaćmienia. Gdy w końcu udało się wyizolować sygnał z soczewkowania, naukowcy byli w stanie stwierdzić, o ile – w wyniku zagięcia światła – pozornie zmieniła się pozycja gwiazdy w tle. Jako, że ta wielkość jest proporcjonalna do masy białego karła, naukowcy mogli obliczyć, że masa LAWD 37 wynosi 56% masy Słońca. Pomiary potwierdziły obecnie obowiązujące teorie odnośnie ewolucji białych karłów.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Nie możemy bezpośrednio obserwować wczesnego wszechświata, ale być może będziemy w stanie obserwować go pośrednio, badając, w jaki sposób fale grawitacyjne z tamtej epoki wpłynęły na materię i promieniowanie, które obecnie widzimy, mówi Deepen Garg, student z Princeton Plama Physics Laboratory. Garg i jego promotor Ilya Dodin zaadaptowali do badań wszechświata technikę ze swoich badań nad fuzją jądrową.
      Naukowcy badali, w jaki sposób fale elektromagnetyczne rozprzestrzeniają się przez plazmę obecną w reaktorach fuzyjnych. Okazało się, że proces ten bardzo przypomina sposób rozprzestrzeniania się fal grawitacyjnych. Postanowili więc wykorzystać te podobieństwa.
      Fale grawitacyjne, przewidziane przez Alberta Einsteina w 1916 roku, zostały wykryte w 2015 roku przez obserwatorium LIGO. To zaburzenia czasoprzestrzeni wywołane ruchem bardzo gęstych obiektów. Fale te przemieszczają się z prędkością światła.
      Garg i Dodin, wykorzystując swoje spostrzeżenia z badań nad falą elektromagnetyczną w plazmie, opracowali wzory za pomocą których – jak mają nadzieję – uda się odczytać właściwości odległych gwiazd. W falach grawitacyjnych mogą być „zapisane” np. o gęstości materii, przez którą przeszły. Być może nawet uda się w ten sposób zdobyć dodatkowe informacje o zderzeniach gwiazd neutronowych i czarnych dziur.
      To miał być prosty, krótki, sześciomiesięczny program badawczy dla mojego studenta. Gdy jednak zaczęliśmy zagłębiać się w problem, okazało się, że niewiele o nim wiadomo i można na tym przykładzie wykonać pewne podstawowe prace teoretyczne, przyznaje Dodin.
      Naukowcy chcą w niedługiej przyszłości wykorzystać swoje wzory w praktyce. Zastrzegają, że uzyskanie znaczących wyników będzie wymagało sporo pracy.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Po 16 latach badań opublikowano wyniki eksperymentu, który miał poszukać luk w ogólnej teorii względności Einsteina. Teorię poddano testom w ekstremalnych warunkach, wykorzystując w tym celu parę pulsarów, które obserwowano przez siedem różnych teleskopów. Teraz, na łamach Physical Review X naukowcy informują o zaobserwowaniu nowych zjawisk relatywistycznych. Ich istnienie teoretycznie przewidziano wcześniej, ale dopiero teraz udało się je zaobserwować.
      Wielokrotnie udowodniono, że ogólna teoria względności (OTW) Einsteina się sprawdza, jednak wiemy, że nie mówi ona ostatniego słowa w dziedzinie teorii grawitacji. Ponad 100 lat po jej sformułowaniu naukowcy wciąż poszukują w niej luk, mówi doktor Robert Ferdmanz University of East Anglia.
      Uczony przypomina, że OTW jest niekompatybilna z oddziaływaniami podstawowymi opisywanymi przez mechanikę kwantową. Dlatego też uczeni na całym świecie poddają teorię Einsteina wymagającym testom, by znaleźć jej słabości. Odkrycie znacznego odejścia od OTW byłoby ważnym odkryciem, które otworzyłoby nam drzwi do nowej fizyki, wykraczającej poza nasze aktualne rozumienie wszechświata. A to z kolei mogłoby ewentualnie doprowadzić do opracowania teorii unifikującej wszystkie podstawowe siły natury.
      Dlatego też zespół pod kierunkiem Michaela Kramera z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka w Bonn, rozpoczął przed laty jeden z najbardziej rygorystycznych testów teorii względności.
      Pulsar to wysoce namagnetyzowana wirująca kompaktowa gwiazda, która z biegunów magnetycznych emituje promieniowanie elektromagnetyczne. Masa pulsarów naszych jest większa od masy Słońca, ale ich średnica wynosi zaledwie około 20 kilometrów. Są to więc niewiarygodnie gęste obiekty, które jak latarnie morskie omiatają przestrzeń kosmiczną za pomocą fal radiowych, wyjaśnia Ferdman.
      Naukowcy postanowili przyjrzeć się podwójnemu pulsarowi, który odkryli w 2003 roku. To najbardziej precyzyjne laboratorium do testowania teorii Einsteina. Teorii, która powstała, gdy ani nie wiedziano o istnieniu takich gwiazd, ani nie istniała technologia pozwalająca na ich badanie, mówią uczeni.
      Zwykle pulsar podwójny składa się z pulsara i obiektu typu gwiazdowego (np. białego karła, gwiazdy neutronowej). Uczeni wzięli na warsztat niezwykle rzadki typ pulsara podwójnego, w którym oba obiekty są pulsarami. Gwiazdy wędrują wokół siebie wykonując pełne okrążenie w ciągu 147 sekund, pędząc przy tym z prędkością około 1 miliona km/h. Jedne z obserwowanych pulsarów wiruje z prędkością około 44 razy na sekundę. Jego towarzysz jest młodszy i wiruje z prędkością 2,8 obrotu na sekundę. Jednak to ruch pulsarów względem siebie tworzy idealne laboratoriów do testów teorii grawitacji.
      Układ PSR J0737–3039A/B obserwowano za pomocą siedmiu teleskopów z USA, Australii, Francji, Niemiec, Holandii i Wielkiej Brytanii. Dzięki temu osiągnęli niezwykłą precyzję pomiarową.
      Byliśmy w stanie przetestować kamień węgielny teorii Einsteina, fale grawitacyjne, z dokładnością 1000-krotnie większą niż współczesne wykrywacze fal grawitacyjnych i 25-krotnie większą niż badania pulsara podwójnego Hulse-Taylora (PSR B1913+16), za którego odkrycie i analizę Hulse i Taylor otrzymali Nagrodę Nobla, cieszy się profesor Kramer.
      Analizowaliśmy drogę fotonów fal radiowych emitowanych przez pulsar i badaliśmy ją w silnym polu grawitacyjnym drugiego pulsara. Po raz pierwszy obserwowaliśmy, że fotony były spowalniane nie tylko przez silne zakrzywienie czasoprzestrzeni w pobliżu towarzyszącego pulsara, ale również, że są one odginane o 0,04 stopnia. Nigdy wcześniej tego nie obserwowano, mówi profesor Ingrid Stairs z University of British Columbia.
      Dzięki temu, że wykorzystano tak niezwykły obiekt jak pulsar, który bardzo szybko się obraca, jest o 30% bardziej masywny od Słońca i ma zaledwie 24 kilometry średnicy, można było przetestować wiele koncepcji OTW. Oprócz fal grawitacyjnych i rozchodzenia się światła mogliśmy nawet zmierzyć dylatację czasu w polu grawitacyjnym. Gdy badaliśmy emisję elektromagnetyczną pulsara musieliśmy wziąć pod uwagę słynne równanie E=mc2. Okazało się, że nasz pulsar traci w ciągu sekundy aż 8 milionów ton masy. Jednak tylko pozornie jest to dużo. To zaledwie 3 części na tysiąc miliardów miliardów jego masy całkowitej, dodaje profesor Dick Manchester z australijskiego CSIRO.
      Naukowcy zauważyli też kolejny efekt relatywistyczny. Z dokładnością do 1 części na milion zmierzyli zmiany orientacji orbity pulsara. Efekt ten znany jest też z orbity Merkurego, jednak w przypadku badanego pulsara jest 140 000 razy silniejszy.
      Połączenie różnych technik pomiarowych pozwoliło też stwierdzić, że odległość pomiędzy Ziemią a pulsarem podwójnym wynosi 2400 lat świetlnych i zawęzić margines błędu do 8%. To bardzo istotne, gdyż wyniki wielu badań odległych obiektów były bardzo niepewne ze względu na niepewność odnośnie ich położenia.
      Zebraliśmy o tym systemie wszelkie możliwe informacje i na tej podstawie zbudowaliśmy perfekcyjnie spójny obraz, wykorzystując w tym celu wiele dziedzin fizyki: fizykę jądrową, grawitację, fizykę ośrodka międzygwiezdnego, fizykę plazmy i wiele innych, dodaje profesor Bill Coles z University of California San Diego. Uzyskane w ten sposób wyniki zgadzają się i uzupełniają wyniki innych eksperymentów.
      Osiągnęliśmy niespotykaną dotychczas precyzję. Przyszłe eksperymenty, z użyciem jeszcze większych teleskopów, pokażą  jeszcze więcej, mówi Kramer.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Ludzie, Ziemia czy gwiazdy pojawili się dlatego, że w pierwszej sekundy istnienia wszechświata wytwarzane było więcej materii niż antymaterii. Ta asymetria była niezwykle mała. Na każde 10 miliardów cząstek antymaterii pojawiało się 10 miliardów + 1 cząstka materii. Ta minimalna nierównowaga doprowadziła do stworzenia materialnego wszechświata, a fenomenu tego współczesna fizyka nie potrafi wyjaśnić.
      Z teorii wynika bowiem, że powinna powstać dokładnie taka sama liczba cząstek materii i antymaterii. Grupa fizyków-teoretyków stwierdziła właśnie, że nie można wykluczyć, iż w naszych możliwościach leży wykrycie nietopologicznych solitonów Q-balls, a ich wykrycie pozwoliłoby odpowiedzieć na pytanie, dlaczego po Wielkim Wybuchu pojawiło się więcej materii niż antymaterii.
      Obecnie fizycy uważają, że asymetria materii i antymaterii pojawiła się w pierwszej sekundzie po Wielkim Wybuchu, a w jej czasie rodzący się wszechświat gwałtownie zwiększył swoje wymiary. Jednak przetestowanie teorii o inflacji kosmologicznej jest niezwykle trudne. Żeby ją sprawdzić musielibyśmy wykorzystać olbrzymie akceleratory cząstek i dostarczyć im więcej energii, niż jesteśmy w stanie wyprodukować.
      Jednak amerykańsko-japoński zespół naukowy, w skład którego wchodzą m.in. specjaliści z japońskiego Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) uważają, że do przetestowania tej teorii można wykorzystać nietopologiczne solitony Q-ball. Jedna z teorii dotyczących nierównowagi materii i antymaterii mówi bowiem, że pojawiła się ona w wyniku złożonego procesu tzw. bariogenezy Afflecka-Dine'a. To w jej przebiegu miały pojawić się Q-balle.
      Profesor Graham White, główny autor badań z Kavli IPMU wyjaśnia, czym jest Q-ball. Mówi, że jest bozonem, jak bozon Higgsa. Bozon Higgsa pojawia się, gdy pole Higgsa zostaje wzbudzone. Jednak w polu Higgsa mogą pojawiać się też inne elementy, jak grudki. Jeśli mamy pole bardzo podobne do pola Higgsa, które ma pewien ładunek, nie ładunek elektryczny, ale jakiś ładunek, wówczas taka grudka ma ładunek taki, jak jedna cząstka. Jako, że ładunek nie może po prostu zniknąć, całe pole musi „zdecydować” czy tworzy grudki czy cząstki. Jeśli utworzenie grudek będzie wymagało mniej energii, będą powstawały grudki. Łączące się ze sobą grudki stworzą Q-ball, mówi.
      Często mówimy, że takie Q-balle istnieją przez jakiś czas. W miarę rozszerzania się wszechświata zanikają one wolniej niż promieniowanie tła, w końcu większość energii wszechświata skupia się w Q-ballach. W międzyczasie pojawiają się niewielkie fluktuacje w gęstości promieniowania, które skupiają się tam, gdzie dominują Q-balle. Gdy zaś Q-ball się rozpada, jest to zjawisko tak gwałtowne, że pojawiają się fale grawitacyjne. Możemy je wykryć w nadchodzących dekadach. Piękno poszukiwań fal grawitacyjnych polega na tym, że wszechświat jest całkowicie dla nich przezroczysty, wędrują więc do jego początku, mówi White.
      Zdaniem teoretyków, generowane przez znikające Q-balle fale mają odpowiednie charakterystyki, by można je było zarejestrować za pomocą standardowych wykrywaczy fal grawitacyjnych.
      Szczegóły badań zostały opublikowane w serwisie arXiv.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...