Эффект гравитационной памяти
Предсказанное физическое явление
Поскольку гравитационная волна распространяется перпендикулярно плоскости инертных масс (в свободном падении ), она смещается на величину, пропорциональную деформации гравитационной волны. После прохождения гравитационной волны массы постоянно смещаются из-за эффекта гравитационной памяти. [1]

Эффекты гравитационной памяти , также известные как эффекты гравитационно-волновой памяти , предсказывают устойчивые изменения относительного положения пар масс в пространстве из-за прохождения гравитационной волны . [2] Обнаружение эффектов гравитационной памяти было предложено как способ проверки общей теории относительности . [3] [4]

В 2014 году Эндрю Стромингер и Александр Жибоедов показали, что формула, связанная с эффектом памяти, представляет собой преобразование Фурье по времени теоремы Вайнберга о мягком гравитоне . [5]

Линейный и нелинейный эффект

Существует два вида предсказанного эффекта гравитационной памяти: один основан на линейном приближении уравнений Эйнштейна , впервые предложенном в 1974 году советскими учеными Яковом Зельдовичем и А.Г. Полнаревым, [2] [6], разработанный также Владимиром Брагинским и Л.П. Грищуком, [2] и нелинейное явление, известное как нелинейный эффект памяти , который был впервые предложен в 1990-х годах Деметриосом Христодулу . [7] [8] [9]

Эффект нелинейной памяти можно использовать для определения наклона относительно нас, наблюдателей, плоскости, по которой двигались два объекта, которые слились и породили гравитационные волны, что делает расчет их расстояния более точным, поскольку амплитуда принятой волны (то, что измеряется экспериментально) зависит от расстояния до источника и вышеупомянутого наклона относительно нас. [10]

Гравитационная спиновая память

В 2016 году Сабрина Гонсалес Пастерски , Стромингер и Жибоедов предложили новый тип эффекта памяти, вызванный гравитационными волнами, падающими на лучи света, движущиеся по круговым траекториям перпендикулярно волнам. Это вызвано угловым моментом самих волн и поэтому называется гравитационной спиновой памятью . Как и в предыдущем случае, эта память также оказывается преобразованием Фурье по времени, но в этом случае теоремы о гравитоне, расширенной до сублидирующего члена. [11] [12]

Обнаружение

Эффект, в теории, должен быть обнаружен путем регистрации изменений расстояния между парами свободно падающих объектов в пространстве-времени до и после прохождения гравитационных волн. Ожидается, что предлагаемый детектор LISA легко обнаружит эффект памяти. [13] Напротив, обнаружение с помощью существующего LIGO осложнено двумя факторами. Во-первых, обнаружение LIGO нацелено на более высокий диапазон частот, чем желательно для обнаружения эффектов памяти. Во-вторых, LIGO не находится в свободном падении, и его части будут дрейфовать обратно в свое положение равновесия после прохождения гравитационных волн. Однако, поскольку тысячи событий от LIGO и аналогичных наземных детекторов регистрируются и статистически анализируются в течение нескольких лет, совокупных данных может быть достаточно для подтверждения существования эффекта гравитационной памяти. [14]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Митман, Киф (2024-10-22). «Обзор гравитационной памяти и фиксации системы отсчета BMS в численной теории относительности». Классическая и квантовая гравитация . 41 (22). arXiv : 2405.08868 . doi :10.1088/1361-6382/ad83c2.
  2. ^ abc Gibbons, GW (4 июля 2017 г.). «Эффект гравитационной памяти: что это такое и почему Стивен и я его не открыли» (PDF) .
  3. ^ ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (4 февраля 2020 г.). «Астрономы ищут гравитационно-волновую память». phys.org . Получено 31 июля 2020 г.
  4. ^ Зоссо, Янн; Гейзенберг, Лавиния; Юнес, Николас (2023). «Память гравитационных волн за пределами общей теории относительности». Phys. Rev. D. 108 ( 2): 024010. arXiv : 2303.02021 . doi : 10.1103/PhysRevD.108.024010.
  5. ^ Стромингер, Эндрю; Жибоедов, Александр (2014). «Гравитационная память, супертрансляции BMS и мягкие теоремы». arXiv : 1411.5745 [hep-th].
  6. ↑ Я. Б. Зельдович, А. Г. Полнарев, “Излучение гравитационных волн скоплением сверхплотных звезд”, Астрон. ж. 51 , 30 (1974) .
  7. ^ Христодулу, Деметриос (1991-09-16). «Нелинейная природа гравитации и эксперименты с гравитационными волнами». Physical Review Letters . 67 (12): 1486– 1489. Bibcode : 1991PhRvL..67.1486C. doi : 10.1103/PhysRevLett.67.1486. ​​ISSN  0031-9007. PMID  10044168.
  8. ^ Фавата, Марк. «Гравитационно-волновая память: обзор» (PDF) .
  9. ^ Чой, Чарльз (12 октября 2016 г.). «Гравитационные волны могут навсегда изменить пространство-время». www.pbs.org . WGBH/ Nova . Получено 9 декабря 2021 г. .
  10. ^ Сюй, Юмэн; Росселло-Састре, Мария; Тивари, Шубханшу; Эберсолд, Майкл; Гамильтон, Элеонора З.; Гарсиа-Кирос, Сесилио; Эстельес, Эктор; Хуса, Саша (2024). «Улучшение оценки параметров гравитационных волн с помощью нелинейной памяти: преодоление вырождения по расстоянию и наклону». Физический обзор D . 109 (12): 123034. arXiv : 2403.00441 . doi : 10.1103/PhysRevD.109.123034.
  11. ^ Формула для теоремы о мягком гравитоне основана на разложении в ряд Лорана . Вычисления Вайнберга были ограничены первым членом порядка -1.
  12. ^ Pasterski, Sabrina; Strominger, Andrew; Zhiboedov, Alexander (14 декабря 2016 г.). "Новые гравитационные воспоминания". Journal of High Energy Physics . 2016 (12): 53. arXiv : 1502.06120 . Bibcode : 2016JHEP...12..053P. doi : 10.1007/JHEP12(2016)053. S2CID  256045385.
  13. ^ Инчауспе, Анри; Гаспаротто, Сильвия; Блас, Диего; Гейзенберг, Лавиния; Зоссо, Ян; Тивари, Шубханшу (2024). «Измерение гравитационно-волновой памяти с помощью LISA». arXiv : 2406.09228 [gr-qc].
  14. ^ Маккормик, Кэти (8 декабря 2021 г.). «Гравитационные волны должны постоянно искажать пространство-время». Журнал Quanta . Получено 9 декабря 2021 г.
  • Гравитационно-волновая память: обзор Марка Фаваты
  • Эффект гравитационной памяти: что это такое и почему мы со Стивеном его не открыли Гэри Гиббонс
  • Саттер, Пол М. «Могут ли гравитационно-волновые «воспоминания» доказать неправоту Эйнштейна?». Scientific American . Получено 12 апреля 2024 г.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Эффект_гравитационной_памяти&oldid=1257554508"