Датските физици твърдят, че поставят под съмнение откриване на гравитационни вълни

Първото директно откриване на гравитационни вълни, обявено през 2016 г., е поставено под въпрос. LIGO нарича шенагигани.Уголемяване / Първо директно откриване на Нобелова награда гравитационните вълни, обявени през 2016 г., се използват въпрос. LIGO се обажда на shenanigans.Jan Stratenschulte / DPA / Гети Снимки

Първото директно откриване на гравитационни вълни беше обявен на 11 февруари 2016 г., породи заглавия наоколо светът, загърби Нобеловата награда за физика за 2017 г. и официално стартира нова ера на така наречената „мулти-месинджър“ астрономия. Но а екип от физици от института Нилс Бор в Копенхаген, Дания поставя това откриване под въпрос въз основа на своето независим анализ на данни, проведен през последните две и половина години.

Както съобщава New Scientist, групата смята, че оригиналът гравитационен вълнов сигнал, открит от лазерния интерферометър Гравитационно-вълновата обсерватория (LIGO) беше „илюзия“. Най- изследователите твърдят, че сътрудничеството неправилно е възприело моделите в шум за сигнал. Списанието странно възприема това като “ексклузивно”, но говорителят на групата Андрю Джаксън се блъска този конкретен барабан за известно време, след като първо изпитах опасения относно анализа на LIGO, представени през февруари 11, 2016 г., пресконференция във Вашингтон, окръг Колумбия. Най- оригиналната хартия на групата е публикувана в Journal of Космология и физика на астрочастиците през август същата година, и във физиката е имало значително напред-назад общност относно твърденията на Джексън оттогава.

„Андрю Джексън и неговата група говорят за последните няколко години, че откриванията на LIGO не са реални “, казва изпълнителният директор на LIGO Режисьор Дейвид Рейце от Caltech. „Техният анализ е прегледан при много хора, които всички са заключили, че няма абсолютно никакви валидност на твърденията им. “Reitze характеризира Новия учен статия като “много предубедена и сензационна.”

„Нищо, което са направили, не ни дава основание да се съмняваме в нашето резултати. ”

Говорителят на LIGO David Shoemaker от MIT смята за противоречие всичко се свежда до неразбиране за методите на LIGO за анализ на неговите данни. „[Jackson et al. ] Стигнаха до нея скептично, а аз мисля, че скептицизмът в науката е наистина важно нещо. Ти имаш да поставя под въпрос резултатите, “казва той.” Но това са сложни данни; те не са прости за разбиране. Със сигурност нищо не са направили ни дава някаква причина да се съмняваме в резултатите си. ”

Докато LIGO си спечели (не напълно незаслужена) репутация на Шомикър казва, че прекалената колаборация е прекалила много време си взаимодейства с Джаксън и неговата група през последните две години за подобряване на разбирането им за методите на LIGO, включително продължителни посещения в института Нилс Бор и покани Jackson et al. да обсъдим проблема задълбочено в телеконференции с членове на екипа на LIGO Така че, ако отговорът на LIGO винаги, когато този барабан започва да блъска наново, понякога се размива като малко преуморен, има много добра причина за това.

Основателно съмнение

Това е поле, дълго обсебено от съмнения. През 60-те години физик Джоузеф Вебер от Университета в Мериленд проектира и изгради свой детектор, използвайки резонансни решетки, които очакваше вибрират в отговор на гравитационна вълна.Колумбия Университетският физик Яна Левин описа апарата в нея книга, Black Hole Blues, използвайки аналогия с китарни струни: „Твърдо алуминиев цилиндър с дължина около 2 метра, диаметър 1 метър и в Обхватът от 3 000 паунда, колкото струни за китара, не е лесен дързост. Но има една естествена честота, при която силна гравитационна вълна би звъннала на бара като тунинг. “Вебер твърдеше, че е открил сигнал през 1969 г. Уви, никой друг не можеше повторете този резултат, а професионалната репутация на Вебер никога напълно възстановен.

След това, през 2014 г., сътрудничеството BICEP2 – което търси нюанси подписи на гравитационни вълни в космическата микровълнова печка фон (остатъчната радиация от Големия взрив) – обяви го беше открил косвени доказателства за тези пулсации в тъканта на космическо време. Настъпиха много фанфари. В рамките на седмици обаче, сериозно съмненията бяха започнали да се появяват. В крайна сметка се оказа, че BICEP сътрудничеството беше сбъркало облаци от космически прах за а сигнал.

Ударът беше смазващ. Гравитационно-вълновата общност беше достатъчно изгорен от дебюла BICEP2, за който LIGO избра изключително внимание и тайна – по ирония на съдбата голяма част от причината сътрудничеството се гледа с недоверие в някои квартали. негов изследователите прекараха няколко месеца между откриването на сигнала и официалното съобщение през февруари 2016 г. за удвояване, утрояване и четворна проверка на техния анализ, за ​​да се предпази от друга фалшива откриване.

И така, как това може да се случи отново?

Първо, твърде малко вероятно е това да се е случило отново. Но на отговор е, че отделянето на сигнала от шума е много, много трудно в този вид анализ. Сигналът е изключително слаб (на ред на милиардна част от милиарда диаметър на атом); Ето защо имате нужда от такива чувствителни детектори, за да ги вземете всичко.

Също така Вселената всъщност е доста шумно място. “The проблемът не е толкова в абсолютната слабост на вълните; на Проблемът е, че има много други смущения, които също се клатят интерферометър “, пише физикът Сабин Хосенфелдер във„ Форбс “ през 2017 г. – за първи път са били твърдения на Джексън за фалшиви сигнали извършване на кръговете.

LIGO's February 11, 2016, press conference in Washington, DC, когато екипът му обяви първото пряко откриване на гравитационното  waves.Увеличи / Пресконференцията във Вашингтон, окръг Колумбия, на 11 февруари 2016 г. на LIGO, when its team announced the first direct detection of gravitationalвълни.Saul Loeb / AFP / Гети изображения

Бързо опресняване: LIGO разпознава гравитационни вълни чрез лазер интерферометрия, използвайки мощни лазери за измерване на малки промени в разстоянието между два обекта, разположени на километри един от друг. (LIGO има детектори в Ханфорд, Вашингтон и в Ливингстън, Луизиана. Трети детектор в Италия, Advanced VIRGO, дойде онлайн през 2016 г.) Всеки инструмент е толкова чувствителен, че също вдига малки околни вибрации, като бучещ товарен влак или естествен топлинни вибрации в самите детектори. Ето защо, като Самият Джон Тимер от Ars посочи миналата година сътрудничеството LIGO стига до толкова големи дължини, за да защити своите инструменти и да сведе до минимум шум в своите данни.

На 14 септември 2015 г. в 5:51 ч. EST и двата детектора вдигнаха сигнали в рамките на милисекунди един от друг за първи път. Формите на вълните на тези сигнали служат като звук пръстов отпечатък – в този случай доказателство за две черни дупки спирала навътре един към друг и се сливат в мащабен сблъсък, изпращане на мощни ударни вълни през космическото време. Това е сигналът че групата на Джексън най-силно оспорва.

Корелиран шум?

Гравитационните вълни пътуват със скоростта на светлината, но след това детекторите са толкова отдалечени, трябва да има леко забавяне и а малка корекция в амплитудата, за да се отчете кривината на Земята. Сигналите ще бъдат свързани в данните. Шумът, обаче не трябва да се свързват. Датският отбор заключи от анализът му, че шумът е свързан както в Ханфорд, така и в Детектори на Ливингстън, потенциално замърсяващи данните. За Джексън, това постави под въпрос способността на LIGO в достатъчна степен разграничавайте сигнал и шум и, следователно, валидността на самото откриване.

Както обясни Хосенфелдер през 2017 г.:

Корелация в шума не би повлияла на индивида сигнали на всеки от обектите. Но за да се постигне високо значителен сигнал между детекторите, LIGO сътрудничество взема под внимание как се свързват двата сигнала. Ако това корелацията не е надеждна, защото (например) е имало възможността корелациите на шума да са замърсили [неговите] данни, статистическата значимост на откриването ще бъде намалена. в с други думи, това, което изглежда е сигнал, всъщност може да бъде причинено просто от колебания.

Хосенфелдер изрази известни съмнения относно твърдението на Джексън в Времето, заключавайки, че неговата група вероятно е направила грешка в нея анализ. Това със сигурност е позицията на LIGO тогава и сега.

„Датският анализ е просто грешен“, анализаторът на данни LIGO Нийл Корниш от държавния университет в Монтана каза пред New Scientist и добави, че Групата на Джексън използва опростен анализ и направи някои много основни грешки, когато решавате как да анализирате суровите данни и отчитане на шума.

Докато Джаксън има значителен опит в анализа на сигнала на големи масиви от данни като CMB, той не работи директно върху гравитационни вълни, които са много различни зверове. “Те са стигайки до [данните на LIGO] с набор от инструменти, които са разработили за това друго поле, космическото микровълново фоново лъчение “, казва Шумейкър. „Решени са да използват концепциите си и да не се опитват да се поучим от нашите понякога горчиви, дълги и разочароващи опит.”

„Анализът, направен от Jackson et al., Търси остатъци след това изваждане на най-подходящата форма на вълната от данните “, казва Reitze. „Защото извадените теоретични форми на вълната не са перфектни реконструкция на истинския сигнал – те никога не са, тъй като ние имаме a дискретен набор от форми на вълни, които използваме за търсене на данните – [те] да намерим остатъци на много ниско ниво и да твърдим, че имаме инструментални артефакти, които не разбираме. Така че той вярва, че не сме открили гравитационна вълна. ”

С други думи, екипът на Джаксън търси сблъсъци с помощта на ограничен набор от моделирани сигнали. Но реалните сблъсъци ще произвеждат сигнали, които неизменно се различават от моделираните в някои подробности. Според Reitze, LIGO не използва това метод за изготвяне на статистически изявления за неговата увереност в откриване.

Artist's illustration of two merging neutron stars detected by the LIGO collaboration in August 2017. Увеличи / Илюстрация на художника на две сливащи се неутронни звезди, открити от сътрудничеството LIGO през август 2017 г. NSF / LIGO / Sonoma State Университет / A. Simonnet

Може би най-добрият аргумент в полза на валидността на LIGO откриването е броят допълнителни открития, които е направил оттогава след това, най-вече миналогодишното сливане на бинарна неутронна звезда, поддържан от едновременно избухване на гама-лъчи и сигнали в останалата част на електромагнитния спектър. Джексън се опитва да обясни това далеч, също, но аргументът му опира до факта, че LIGO първоначално мислеше, че събитието е фалшива тревога, тъй като съвпада с a “бъг” (странни кратки шумове, които може да са свързани с интерферометър хардуер). LIGO успешно премахна този проблем от неговите данни, но Джексън просто не вярва на анализа си.

За целия звук и ярост позицията на датската група е a мнение на малцинството Дори онези физици, които продължиха да записват Новият учен в подкрепа на анализа на датския екип все още мисли че в крайна сметка резултатите от LIGO ще се задържат. Техният акцент е относно необходимостта от независимо потвърждение на анализа на LIGO.

По този въпрос хората сякаш са съгласни. Но Reitze броячи, че пълните данни от този първи цикъл вече са достъпна онлайн. Според обущар това включва и съответните данни от времеви серии и използваните програми, но „това не е тривиална материя, за да ги използвате. “Калтех дори проведе обучителен уъркшоп за това как да се справим с данните от гравитационната вълна. Това е доста далеч вика от молба на физическата общност да вземе своя анализ вяра, както твърди Джексън в статията на New Scientist.

И противно на твърдението на Джексън в статията, технически хартията наистина е в творчеството в сътрудничество LIGO подробно как е боравила с шума в данните си – шумът просто не е бил основен приоритет. Обущарят признава, че това е накарало LIGO необходимото натискане за да го попълните. „Внимавахме да пишем книга, която не е а опровержение на Jackson et al., тъй като не мисля, че това би било много полезен за общността – казва той. – Вместо това ще бъде повече дидактически относно конкретните точки, където виждаме, че са имали трудности. ”

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: