KAGRA — детектор гравитационных волн под горой
Привет, ребята!
Чтобы заметить столкновение чёрных дыр, необходимо измерить изменение расстояния, которое намного меньше размера атомного ядра. Обсерватория
KAGRA в Японии решает эту задачу необычным способом: её построили глубоко под землёй, а главные зеркала охлаждают почти до абсолютного нуля! 🏔️❄️
🌊
Что обнаруживает KAGRA?
Как и LIGO, установка регистрирует
гравитационные волны — колебания пространства-времени, возникающие при движении очень массивных объектов.
Их источниками могут быть:
⚫ слияния чёрных дыр;
⭐ столкновения нейтронных звёзд;
💥 некоторые другие мощные космические события.
📐
Как выглядит установка?
KAGRA имеет форму огромной буквы
L. Два её перпендикулярных тоннеля проложены внутри горы Икэнояма. Длина каждого тоннеля —
3 километра.
Внутри размещены:
🔦 мощный лазер;
🪞 сверхточные зеркала;
🧊 системы охлаждения;
📡 чувствительные датчики;
🚫 вакуумные трубы.
Такой прибор называется
лазерным интерферометром.
🔦
Как работает KAGRA?
Лазерный луч разделяют на два луча и направляют по перпендикулярным тоннелям. Лучи отражаются от зеркал, возвращаются и снова соединяются.
Если через Землю проходит гравитационная волна, пространство на мгновение изменяется:
↔️ одно плечо установки немного удлиняется;
↕️ другое немного укорачивается.
Из-за этого лазерные лучи проходят разные расстояния. Характер их интерференции меняется, и датчик регистрирует сигнал.
Гравитационная волна → изменение длины тоннелей → сдвиг лазерных волн → сигнал
🏔️
Зачем строить детектор под землёй?
Поверхность Земли постоянно колеблется из-за ветра, транспорта, работы техники и других источников шума. Эти вибрации могут помешать измерениям.
Толща горных пород частично защищает KAGRA от внешних воздействий. Под землёй также стабильнее температура, что важно для сверхточного оборудования.
Но полностью избавиться от колебаний нельзя. Поэтому зеркала подвешены на сложных системах, которые гасят вибрации.
❄️
Зачем охлаждать зеркала?
Даже при комнатной температуре частицы внутри зеркала непрерывно движутся. Такие тепловые колебания создают помехи.
Главные зеркала KAGRA изготовлены из
сапфира и охлаждаются примерно до
20 кельвинов, то есть почти до
−253 °C. При такой температуре тепловой шум уменьшается, а измерения становятся точнее.
Именно сочетание двух особенностей отличает KAGRA от многих других детекторов:
✅ установка находится под землёй;
✅ её зеркала работают при сверхнизкой температуре.
🌍 Почему одной обсерватории недостаточно?
Отдельный детектор может принять местную вибрацию за космический сигнал. Поэтому учёные сравнивают данные KAGRA с результатами LIGO, Virgo и других обсерваторий.
Если несколько установок зарегистрируют похожий сигнал почти одновременно, это повышает надёжность открытия. Разница во времени прихода волны помогает определить, из какой области неба она появилась.
Получается гигантская сеть детекторов размером с планету! 🌐
🎯
Интерактив «Найди космический сигнал»
KAGRA зарегистрировала необычное колебание, но другие обсерватории его не заметили. Что следует сделать учёным в первую очередь?
А) Сразу объявить об открытии.
Б) Проверить оборудование и возможные местные помехи.
В) Выключить систему охлаждения.
Пишите ответы в комментариях!
#как_это_устроено
Присоединяйтесь к нам:
🚀
МАХ 🟦
ВКонтакте ✈️
Телеграм