Мы недавно сделали эксперимент по проверке нового подхода к снижению квантовых шумов в LIGO и написали статью про это, смотрите на arXiv: «Demonstration of interferometer enhancement through EPR entanglement». А тут я расскажу, какие такие квантовые шумы в LIGO, как их можно снизить, и при чем тут квантовая запутанность и сжатый свет.
Полученное на прошлой неделе усилиями восьми телескопов и тринадцати институтов изображение черной дыры оказалось размытым и менее интересным, чем рисунки художников, поэтому историческое событие породило множество иногда ехидных мемов (если вдруг не видели: пончик, око Саурона, котик, котики, маркетинг). Как мы можем увидеть черные дыры в хорошем качестве и при этом реалистично?
Длиннее, мощнее, точнее — Европа собирается построить гравитационно-волновой детектор нового поколения под названием Einstein Telescope.
Einstein Telescope концепт-арт, credit: www.gwoptics.org
Детектор LIGO только-только начал работать пару лет назад, и даже еще не достиг запланированной чувствительности. Однако ученым очевидно, что чувствительности LIGO будет недостаточно для настоящей гравитационно-волновой астрономии.
Я расскажу о том, что ограничивает LIGO, и как подземный криогенный детектор в 2,5 раза длиннее LIGO сможет обойти эти ограничения.
Этот вопрос непременно возникает, когда заходит разговор о детектировании гравитационных волн (ГВ). Обычно аргумент приводят такой: мы знаем, что есть гравитационное красное смещение, т.е. гравитация растягивает длины волн. Разумно предположить, что в LIGO свет тоже будет растягиваться, и длины волн, которые мы используем как «линейку» для измерения расстояния между зеркалами, растянутся в той же мере, что и само расстояние. Как же можно тогда пользоваться интерферометром для измерения гравитационных волн?
Представим возможные ответы на него:
Привет! Представляю вашему вниманию перевод статьи "Wormholes in JavaScript" автора Mathius Buus.
Компьютеры — интересные машины. В теории они представляются нам идеальными механическими математиками работающими с цифрами и хорошо выполняющими операции сложения, умножения и вычитания.
Однако, такая абстракция довольно обманчива. Она уводит нас от понимания того, что компьютер обрабатывает разные математические операции с разной скоростью. Если вы пишите на JavaScript (или на любом другом языке) и заботитесь о производительности написанных вами алгоритмов, очень важно понимать как работают компьютеры под капотом.
Если мы знаем на что способен компьютер, мы можем использовать кратчайшие пути или кротовые норы, чтобы сделать наши программы намного быстрее, чем мы ожидали.
Идея о том, что энтропия – это мера беспорядка, совсем не помогает разобраться в вопросе. Допустим, я делаю тесто, для чего я разбиваю яйцо и выливаю его на муку. Затем добавляю сахар, масло, и смешиваю их до тех пор, пока тесто не становится однородным. Какое состояние является более упорядоченным – разбитое яйцо и масло на муке, или получившееся тесто?
Я бы сказала, что тесто. Но это состояние с большей энтропией. А если вы выберете вариант с яйцом на муке – как насчёт воды и масла? Энтропия выше, когда они разделены, или после того, как вы их яростно потрясёте, чтобы смешать? В данном примере энтропия выше у варианта с разделёнными веществами.
Энтропия определяется как количество “микросостояний”, дающих одно и то же “макросостояние”. В микросостояниях содержатся все детали по поводу отдельных составляющих системы. Макросостояние же характеризуется только общей информацией, вроде “разделено на два слоя” или “в среднем однородное”. У ингредиентов теста есть много разных состояний, и все они при смешивании превратятся в тесто, однако очень мало состояний сможет при смешивании разделиться на яйца и муку. Поэтому, у теста энтропия выше. То же работает для примера с водой и маслом. Их легче разделить, тяжелее смешать, поэтому у разделённого варианта энтропия выше.
Читать полностью »
Спустя почти 40 лет после его постановки, математики определились с одним из самых выдающихся вопросов в изучении общей теории относительности. В работе, опубликованной в интернете прошлой осенью, математики Михалис Дафермос и Джонатан Лак доказали, что сильная форма принципа космической цензуры, относящегося к странной структуре чёрных дыр, неверна.
«Лично я считаю эту работу невероятным достижением – качественным скачком в нашем понимании ОТО», — написал мне Игорь Роднянский, математик из Принстонского университета.
Читать полностью »
Сами по себе чёрные дыры не видны, но рентгеновское и радиоизлучение, исходящее от материи, находящейся рядом с ними, может дать нам представление об их местоположении и физических свойствах
В центре практически каждой галактики находится сверхмассивная чёрная дыра, в месте нахождения которой собралась материя массой в миллионы или даже миллиарды солнечных. Однако вокруг неё должно находиться не только множество быстро движущихся звёзд, но и десятки тысяч более мелких чёрных дыр, сформировавшихся из останков массивных звёзд, которые должны были быть вблизи галактического центра. Наблюдая за пространством вокруг Стрелец А*, нашего чудовища в центре Млечного Пути массой в четыре миллиона солнечных, мы обнаружили звёзды, пыль, газ, электромагнитное излучение, и всё, что ожидали, за одним исключением: никаких свидетельств наличия этих чёрных дыр меньшего размера. Ожидалось, что в регионе диаметром всего шесть световых лет и центром в Стрелец А* их найдётся более десяти тысяч, однако их там не нашлось. То есть, до тех пор, пока мы не придумали новый хитроумный метод, благодаря которому за один только прошлый год мы нашли их уже десяток. Из этого следует, что эти чёрные дыры действительно там есть, и теперь у нас есть идея по поводу того, как их найти.
Читать полностью »
Слияние галактик. В центре образованного ими единого объекта ученые обнаружили звезду, поглощаемую сверхмассивной черной дырой
Сверхмассивные черные дыры достаточно сложно обнаружить. В большинстве случаев помогают косвенные результаты наблюдения за центрами галактик, а также математические вычисления. Но все же их активность теоретически можно отследить — поедаемые черной дырой звезды выбрасывают струи (джеты) плазмы. Джеты удаляются от места пиршества в космос с очень высокой скоростью. По этим «останкам» астрономы могут судить об активности черных дыр.
На днях стало известно о том, что объединенная команда астрономов из Финляндии и Испании обнаружила признаки процесса поглощения звезды сверхмассивной черной дырой. На месте происшествия ученые зафиксировали выброшенные с очень высокой скоростью джеты плазмы, которые более известны в среде астрономов как релятивистские струи.
Читать полностью »
Иллюстрация процесса взрыва сверхновой, наблюдаемой с Земли в XVII веке в созвездии Кассиопея. Окружающий её материал и постоянное испускание электромагнитного излучения сыграли свою роль в непрерывной подсветке остатков звезды
Создайте достаточно массивную звезду, и она не закончит свои дни тихонечко — так, как это предстоит нашему Солнцу, которое сначала будет плавно гореть миллиарды и миллиарды лет, а затем сожмётся до белого карлика. Вместо этого её ядро схлопнется, и запустит неконтролируемую реакцию синтеза, которая разметает внешние слои звезды во взрыве сверхновой, а внутренние части сожмёт в нейтронную звезду или чёрную дыру. По крайней мере, так принято считать. Но если вы возьмёте достаточно массивную звезду, сверхновой может и не получиться. Вместо этого есть другая возможность – прямое схлопывание, в котором вся звезда просто исчезает, превращаясь в чёрную дыру. А ещё одна возможность известна, как гиперновая — она гораздо более энергетическая и яркая, чем сверхновая, и не оставляет за собой остатков ядра. Каким же образом закончат свою жизнь самые массивные звёзды? Вот, что говорит об этом наука.
Читать полностью »
