Zaterdag vertelde Govert Schilling op de radio dat je zwaartekrachtgolven theoretisch niet zou kunnen meten met een meetlat, omdat die met de ruimte meekrimpt/rekt. is dat zo (afgezien van de praktische onmogelijkheid) ? Ik dacht dat de lengte van een lineaal bepaald wordt door atomaire afstanden en krachten en die lijken mij niet gevoelig voor de kleine krachten van een zwaartekrachtgolf. Of zijn atoom-afstanden ook ruimteafhankelijk?
Dit is weer een variatie op een eerder topic: ten opzichte waarvan kromt (of hier rekt/krimpt) de ruimte.
Laatste berichten
-
08:29
Programmeren met vectoren 5
-
23:12
speciale rel. theorie 10
-
22:57
Straatklok loopt 5 minuten voor 11
-
22:57
wig 6
-
22:36
Gravity and gravitation 4
-
22:24
[scheikunde] vraag Chemie - wat is de oplossing? 10
-
19:47
Bruine vlekken op treinaanwijzerbord 10
-
19:44
Vogels in de stad zijn goede klussers 2
-
19:12
Rood laserlicht 3
-
17:30
Herleiden afmetingen vanaf een foto 21
-
16:34
[wiskunde] Prijs Product per KG; Alternatief Inzicht 3
-
13:57
do-re-mi-fa-so vliegtuigen 9
-
13:16
geen minkowski-ruimte toch? Doe ik dit nou fout? 17
-
13:12
[natuurkunde] kroon van koning op Syracuse 10
-
25 apr
2013 – Augustus Vraag 3 3
-
24 apr
Vraag 2009 Juli Vraag 5 5
-
24 apr
positie 2
-
24 apr
Schroefdraad berekening 8
-
24 apr
[scheikunde] Kan chloorgas de geleiding van elektriciteit belemmeren? 9
-
23 apr
Weerfrustratie 9
Nieuwsberichten
-
04 mar
Een nieuw soort magnetisme: altermagnetisme
-
31 okt
AI kan via stem diabetes vaststellen 11
-
21 okt
Einstein krijgt wéér gelijk 45
-
07 feb
witter dan wit 20
-
19 jun
irrigatie en de aardas
Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Moderator: physicalattraction
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Daar heeft Govert helemaal gelijk in. Alles rekt/krimpt mee als er een gravitatiegolf langskomt, ook de atomen.
Alleen de lichtsnelheid in vacuüm is constant, dus van die bijzondere eigenschap wordt in de gravitatiegolfdetectoren van Ligo en Virgo gebruik gemaakt. In feite worden er door Ligo/Virgo geen afstanden gemeten maar verschillen in aankomsttijden van lasergolfjes, via een zogenoemde interferometer.
Als je daarvan (en van nog heel veel meer interessante onderwerpen) veel meer wilt weten, dan kan ik zijn boek "Deining in de ruimtetijd" van harte aanbevelen. Heel helder en toegankelijk uitgelegd en verrassend compleet.
Alleen de lichtsnelheid in vacuüm is constant, dus van die bijzondere eigenschap wordt in de gravitatiegolfdetectoren van Ligo en Virgo gebruik gemaakt. In feite worden er door Ligo/Virgo geen afstanden gemeten maar verschillen in aankomsttijden van lasergolfjes, via een zogenoemde interferometer.
Als je daarvan (en van nog heel veel meer interessante onderwerpen) veel meer wilt weten, dan kan ik zijn boek "Deining in de ruimtetijd" van harte aanbevelen. Heel helder en toegankelijk uitgelegd en verrassend compleet.
-
- Berichten: 31
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Gaat een gravitatiegolf met lichtsnelheid ? Is het 1 golf of is het een rimpeling. Hoe weet de astronoom dat er een aankomt ?
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Ja de trillingen van de ruimtetijd verplaatsen zich met de lichtsnelheid.
En nee, we weten niet wanneer er een aan komt, maar daar komt in de toekomst waarschijnlijk verandering in. Zie dit artikel.
Hoe je je zo'n golf moet voorstellen wordt mogelijk duidelijker in dit bericht, waaruit deze animatie is gekopieerd:
En nee, we weten niet wanneer er een aan komt, maar daar komt in de toekomst waarschijnlijk verandering in. Zie dit artikel.
Hoe je je zo'n golf moet voorstellen wordt mogelijk duidelijker in dit bericht, waaruit deze animatie is gekopieerd:
-
- Berichten: 31
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Er is dus ook een longitudinale golfbeweging. Zou je dan niet een aantal impulsen vlak achter elkaar zien bij de meting. Of kunnen we dat tijdsverschil nog niet meten.
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Zou je dan niet een aantal impulsen vlak achter elkaar zien bij de meting.
In feite gebeurt dat ook. Ligo bestaat uit twee instrumenten die zo'n 3000 km van elkaar verwijderd zijn. De gravitatiegolven beroeren eerst het ene instrument en een aantal milliseconden later het andere-. Uit het tijdverschil kan heel ruwweg de richting van de zwaartekrachtsgolf worden bepaald.
Met drie detectoren, zoals in het aangehaalde artikel besproken, heb je drie momenten waarop de golf een bepaalde piek heeft, en naarmate er meer instrumenten zijn kan de richting beter worden bepaald.
- Image1.jpg (120.57 KiB) 1659 keer bekeken
-
- Berichten: 12.262
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Absoluut. Feitelijk meet zo'n apparaat het verschil in lengte van de buis op de heen en terugweg. Normaliter is die natuurlijk even groot, maar als er een zwaartekrachtgolf doorheen gaat is er een verschil.
Wat wonderlijk is is hoe gevoelig/nauwkeurig zoiets is: Het met afwijkingen die een fractie van de golflengte van zichtbaar licht zijn over een afstand van kilometers.
Wat wonderlijk is is hoe gevoelig/nauwkeurig zoiets is: Het met afwijkingen die een fractie van de golflengte van zichtbaar licht zijn over een afstand van kilometers.
Victory through technology
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Die nauwkeurigheid is in de orde van 10-21 en je went aan dit soort getallen.
Maar als je dan even gaat rekenen en beseft dat het neerkomt op de afstand tot de dichtstbijzijnde ster tot op de dikte van een haar nauwkeurig bepalen is het verbluffend.
De technieken die gebruikt worden zijn een combinatie van enerzijds actieve demping (trillingen worden in een breed frequentiebereik door externe instrumenten gemeten en 'tegentrillingen' worden op de zware opstelling uitgeoefend) en anderzijds passieve demping (in de vorm van vier gekoppelde slingers) van de 40 kg zware spiegel. Het actieve dempingssysteem is in feite de meest nauwkeurige seismograaf ooit gebouwd.
Het passieve dempingssysteem, dat aan het actieve instrument is opgehangen haalt vervolgens de resttrillingen uit het geheel. Bij NikHef heb ik een aantal van die passieve dempingssystemen gezien, en je kan er zelf ook een eenvoudig voorbeeld van maken door drie koffiemokken op zeg eens 50 cm onderlinge afstand aan een touwtje van 1,5 meter te knopen. Pak het einde van het touw vast en maak trillingen met je hand. De onderste mok zal nauwelijks reageren.
Passief dempingssysteem met 4 slingers. Bron: Ligo/Caltech
Ligo's buizen hebben een inhoud van 10.000 m3 onder een ultrahoog vacuüm (bereikt met ionenpompen) omdat anders de aanwezige gasmoleculen tegen de spiegels (testmassa's genoemd) zouden botsen, wat ongewenste beweging zou veroorzaken, en vanzelfsprekend zijn de gebruikte 200 Watt lasers de meest nauwkeurige die ooit geproduceerd zijn, evenals de kwarts spiegels die slechts 3 van tien miljoen fotonen absorberen en waarvan de oppervlaktenauwkeurigheid in atomen wordt gemeten.
Maar dan nog blijft het ronduit verbluffend.
Maar als je dan even gaat rekenen en beseft dat het neerkomt op de afstand tot de dichtstbijzijnde ster tot op de dikte van een haar nauwkeurig bepalen is het verbluffend.
De technieken die gebruikt worden zijn een combinatie van enerzijds actieve demping (trillingen worden in een breed frequentiebereik door externe instrumenten gemeten en 'tegentrillingen' worden op de zware opstelling uitgeoefend) en anderzijds passieve demping (in de vorm van vier gekoppelde slingers) van de 40 kg zware spiegel. Het actieve dempingssysteem is in feite de meest nauwkeurige seismograaf ooit gebouwd.
Het passieve dempingssysteem, dat aan het actieve instrument is opgehangen haalt vervolgens de resttrillingen uit het geheel. Bij NikHef heb ik een aantal van die passieve dempingssystemen gezien, en je kan er zelf ook een eenvoudig voorbeeld van maken door drie koffiemokken op zeg eens 50 cm onderlinge afstand aan een touwtje van 1,5 meter te knopen. Pak het einde van het touw vast en maak trillingen met je hand. De onderste mok zal nauwelijks reageren.
- labeled_quad.jpg (84.32 KiB) 1658 keer bekeken
Ligo's buizen hebben een inhoud van 10.000 m3 onder een ultrahoog vacuüm (bereikt met ionenpompen) omdat anders de aanwezige gasmoleculen tegen de spiegels (testmassa's genoemd) zouden botsen, wat ongewenste beweging zou veroorzaken, en vanzelfsprekend zijn de gebruikte 200 Watt lasers de meest nauwkeurige die ooit geproduceerd zijn, evenals de kwarts spiegels die slechts 3 van tien miljoen fotonen absorberen en waarvan de oppervlaktenauwkeurigheid in atomen wordt gemeten.
Maar dan nog blijft het ronduit verbluffend.
-
- Berichten: 12.262
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Het verbluffende is inderdaad de nauwkeurigheid die in de praktische constructie van dit soort installaties gaat zitten.
Het is een beetje alsof je een meetlint maakt dat de hele aarde omspant, met de nauwkeurigheid van 1 laagje atomen op het einde ervan - vrijwel onvoorstelbaar.
Het is een beetje alsof je een meetlint maakt dat de hele aarde omspant, met de nauwkeurigheid van 1 laagje atomen op het einde ervan - vrijwel onvoorstelbaar.
Victory through technology
-
- Berichten: 369
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Ik heb Brian Greene (De ontrafeling van de kosmos) er eens op nageslagen. In het hoofdstuk over de uitdijing van het heelal staat (pag 264): "Kortom, zou de opzwellende ruimte er niet voor zorgen dat alles in grootte zou toenemen, met inbegrip van onze meetlinten .... Het antwoord is: nee ... Op dezelfde manier zijn de kernkracht die individuele atomen aan elkaar elkaar bindt, de elektromagnetische kracht die je botten en huid bij elkaar houdt en de gravitatie die planeten en sterrren intact en met elkaar in sterrenstelsels verbonden houdt, sterker dan de buitenwaartse zwelling van de ruimte en dus dijt geen van deze objecten uit." Hij zegt dus dat zelfs sterrenstelsels gelijk in grootte blijven bij een uitdijend heelal. In zijn analogie van centen op ballon: de ballon wordt groter, de centen niet.Michel Uphoff schreef: Daar heeft Govert helemaal gelijk in. Alles rekt/krimpt mee als er een gravitatiegolf langskomt, ook de atomen.
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Dat klopt. Gebonden structuren expanderen niet mee met het heelal is de huidige consensus.
Rimpelingen van de ruimtetijd zelf is een ander fenomeen.
Atomen worden wel beïnvloed door zwaartekrachtgolven, in Leiden was een zeer nauwkeurige massieve bol opgesteld die kon rekken/krimpen als er een voldoende sterke zwaartekrachtgolf doorheen trok, zie MiniGrail.
Rimpelingen van de ruimtetijd zelf is een ander fenomeen.
Atomen worden wel beïnvloed door zwaartekrachtgolven, in Leiden was een zeer nauwkeurige massieve bol opgesteld die kon rekken/krimpen als er een voldoende sterke zwaartekrachtgolf doorheen trok, zie MiniGrail.
-
- Berichten: 369
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Ik begrijp toch niet het verschil. Het heelal zet uit terwijl een gravitatiegolf oscilerend uitzet/krimpt. Dat lijkt mij principieel hetzelfde. De Minigrail overtuigt mij niet helemaal, want daar hebben ze het over de kracht die een gravitatiegolf uitoefent en energie die in de bol achterblijft. Als de bol in dezelfde mate krimpt/uitzet als de gravitatiegolf omdat het een ruimte is dan zijn er ook geen krachten. Natuurlijk oefent een gravitatiegolf wel krachten uit op het atoomrooster, waardoor de Minigrail-bol gaat oscilleren, maar niet met exact dezelfde amplitude als de gravitatiegolf.
-
- Berichten: 5
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Dat is het silly putty van Verlinde. De zwaartekracht-golven zijn het stuiteren en het uitdijen het vloeien van dat spul.DParlevliet schreef: Ik begrijp toch niet het verschil. Het heelal zet uit terwijl een gravitatiegolf oscilerend uitzet/krimpt. Dat lijkt mij principieel hetzelfde.
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Zwaartekrachtgolven en een liniaal
Ruimtetijd is vreemd 'spul'. Enerzijds heeft het een onvoorstelbare 'stijfheid' en anderzijds is zelfs de extreem geringe gravitatie tussen sterrenstelsels al groter dan de 'kracht' van de expansie van het heelal/de ruimtetijd. Pas op de grootste schalen in het heelal, die van de clusters van sterrenstelsels, overwint de expansie de gravitatie. Inderdaad zou je om een beetje een indruk te krijgen silly putty of een niet Newtoniaanse vloeistof als analogie kunnen gebruiken, hoewel iedere vergelijking met aards materiaal natuurlijk uiteindelijk mank gaat.
Die stijfheid is overigens aan de hand van een vereenvoudigde veldvergelijking van Einstein wel in beeld te brengen:
Guv is de Einstein tensor, eenvoudig gesteld de vervorming (kromming) van de ruimtetijd.
Tuvisde energie-impuls tensor, eenvoudig gesteld alle vormen van energie, waaronder dus ook rustmassa.
Dus wordt de kromming van de ruimtetijd bepaald door de aanwezige massa/energie vermenigvuldigd met een constante. Het is die constante 8π.G/c4 die interessant is. Het is een heel erg klein getal.
G is de gravitatieconstante, 6,67.10-11 en die wordt ook nog eens gedeeld door de lichtsnelheid tot de vierde macht. Reken je het even uit dan krijg je: Kromming van lokale ruimtetijd = 2.10-43 maal lokale massa/energie.
Er is dus onbehoorlijk veel massa/energie nodig om de ruimtetijd te vervormen. Er is bijvoorbeeld 1034 meer kracht nodig om ruimtetijd te vervormen dan er voor staal nodig is.
Die minigrail bol vervormt overigens wel degelijk als er een voldoende sterke gravitatiegolf doorheen trekt, ergens in de orde van 10-21m. Dat is de strain amplitude h, de diameterverandering t.o.v. de diameter (h = delta L/L). Gravitatiegolven rond 3,1 kHz laten de bol resoneren (zoals dat bijvoorbeeld ook gebeurt met een glas dat 'stukgezongen' wordt), er wordt dus inderdaad zo energie in de bol opgeslagen. Een veel kleinere massa is via een verensysteem aan de grote bol bevestigd, en de resonantiefrequentie van deze massa/veer combinatie is eveneens rond 3,1 kHz. Net als in een Newtonwieg met een grote en een veel kleinere kogel, zal de kleine massa nu beduidend meer uitwijken door de resonantie. Die verplaatsing wordt gemeten door zeer gevoelige detectoren, en is een maat is voor de sterkte van de gravitatiegolven
In deze animatie van de minigrail site is vervorming van de bol en de daarvan resulterende verplaatsing van een kleine testmassa in beeld gebracht:
Bron: MiniGRAIL (klik). In werkelijkheid gebruikt men een tweetraps systeem, dus een grote massa laat een kleinere massa sterker uitwijken, die op zijn beurt een derde nog lichtere massa nog meer laat uitwijken).
Wil je wat meer weten van de bouw van dit instrument, dan is deze bijlage misschien nuttig:
Die stijfheid is overigens aan de hand van een vereenvoudigde veldvergelijking van Einstein wel in beeld te brengen:
\(G_u_v=\frac{8\pi.G}{C^4}.T_u_v\)
Guv is de Einstein tensor, eenvoudig gesteld de vervorming (kromming) van de ruimtetijd.
Tuvisde energie-impuls tensor, eenvoudig gesteld alle vormen van energie, waaronder dus ook rustmassa.
Dus wordt de kromming van de ruimtetijd bepaald door de aanwezige massa/energie vermenigvuldigd met een constante. Het is die constante 8π.G/c4 die interessant is. Het is een heel erg klein getal.
G is de gravitatieconstante, 6,67.10-11 en die wordt ook nog eens gedeeld door de lichtsnelheid tot de vierde macht. Reken je het even uit dan krijg je: Kromming van lokale ruimtetijd = 2.10-43 maal lokale massa/energie.
Er is dus onbehoorlijk veel massa/energie nodig om de ruimtetijd te vervormen. Er is bijvoorbeeld 1034 meer kracht nodig om ruimtetijd te vervormen dan er voor staal nodig is.
Die minigrail bol vervormt overigens wel degelijk als er een voldoende sterke gravitatiegolf doorheen trekt, ergens in de orde van 10-21m. Dat is de strain amplitude h, de diameterverandering t.o.v. de diameter (h = delta L/L). Gravitatiegolven rond 3,1 kHz laten de bol resoneren (zoals dat bijvoorbeeld ook gebeurt met een glas dat 'stukgezongen' wordt), er wordt dus inderdaad zo energie in de bol opgeslagen. Een veel kleinere massa is via een verensysteem aan de grote bol bevestigd, en de resonantiefrequentie van deze massa/veer combinatie is eveneens rond 3,1 kHz. Net als in een Newtonwieg met een grote en een veel kleinere kogel, zal de kleine massa nu beduidend meer uitwijken door de resonantie. Die verplaatsing wordt gemeten door zeer gevoelige detectoren, en is een maat is voor de sterkte van de gravitatiegolven
In deze animatie van de minigrail site is vervorming van de bol en de daarvan resulterende verplaatsing van een kleine testmassa in beeld gebracht:
- transducer.gif (206.8 KiB) 1658 keer bekeken
Wil je wat meer weten van de bouw van dit instrument, dan is deze bijlage misschien nuttig:
