Cara Baru Menangkap Gelombang Gravitasi

 (nature.com)
1 poin oleh GN⁺ 2024-06-30 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Pengamatan gelombang gravitasi menjadi bidang eksperimen penting dalam fisika modern sejak deteksi langsung pertama pada 2015
  • Sinyal yang diamati saat itu, pada September 2015, adalah getaran yang berlangsung selama seperlima detik, dan menjadi titik balik bersejarah dalam fisika
  • Sinyal ini terhubung dengan deteksi langsung pertama gelombang gravitasi, dan sangat bermakna karena menunjukkan bahwa gangguan pada ruang-waktu diamati secara langsung
  • Gelombang gravitasi adalah gangguan pada geometri ruang-waktu, yang bergerak melintasi alam semesta dengan kecepatan cahaya
  • Kutipan yang disertakan dalam input tidak memuat nama maupun cara kerja dari lima metode deteksi baru yang disebutkan judul

Deteksi langsung pertama pada 2015

  • Pada September 2015, getaran yang berlangsung selama seperlima detik dibahas sebagai peristiwa yang mengubah sejarah fisika
  • Getaran ini merupakan deteksi langsung pertama gelombang gravitasi
  • Gelombang gravitasi adalah gangguan pada struktur geometris ruang-waktu
  • Gangguan ini bergerak melintasi alam semesta dengan kecepatan cahaya

Cakupan isi yang dapat dikonfirmasi

  • Judul mengisyaratkan lima cara baru untuk menangkap gelombang gravitasi dan rahasia yang akan diungkapkannya
  • Kutipan yang diberikan tidak mencakup nama masing-masing metode, cara kerjanya, target pengamatan, maupun hasil ilmiahnya
  • Sisa teks yang dapat dikonfirmasi sebagian besar berupa opsi akses, panduan langganan, referensi, dan item di luar isi utama

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-06-30
Komentar Hacker News

  • Detektor gelombang gravitasi generasi pertama, yang rancangannya sama sekali berbeda dari interferometer saat ini, tampaknya hampir terlupakan dalam sejarah
    Perangkat pada masa itu tidak berfungsi, dan klaim Weber pada 1987 bahwa ia mendeteksi gelombang gravitasi dari SN1987A juga kehilangan kepercayaan secara luas
    https://en.wikipedia.org/wiki/Weber_bar

    • Dengan adanya LIGO dan peralatan yang kini lebih presisi, saya penasaran apakah ada yang pernah memverifikasi ulang pendekatan ini
      Dalam tulisan tentang Weber bar, saya tidak banyak melihat keberatan terhadap teori dasar eksperimennya sendiri; saya penasaran apakah menurut pemahaman saat ini pun ada efek yang bisa diharapkan terdeteksi
      Rasanya mungkin lebih murah membuat ratusan hingga ribuan Weber bar dan memproses sinyalnya daripada membangun satu LIGO lagi, dan menempatkan Weber bar di luar angkasa juga bisa dibayangkan
    • Di bidang ini, ketika orang sekarang menyebut generasi pertama, biasanya yang dimaksud bukan Weber bar, melainkan LIGO pertama, yaitu versi sebelum Advanced LIGO
      Weber bar bukan sekadar tidak berfungsi; menurut standar kebanyakan fisikawan, ia dianggap tidak mungkin berfungsi, meskipun Weber sendiri tentu tidak setuju

  • Jika beralih dari pita frekuensi yang sangat sempit, maksimum 1000Hz, ke rentang yang jauh lebih luas, secara teori informasi bisa dimuat dengan cara seperti modulasi frekuensi
    Saya bertanya-tanya apakah peradaban yang cukup maju mungkin mempertimbangkan komunikasi gravitasi, dan apakah kita seharusnya mencari Hello, world pada semacam “frekuensi alami” seperti yang dilakukan pada gelombang elektromagnetik

    • Saya tidak begitu melihat keuntungan berkomunikasi dengan cara ini
      Energi yang dibutuhkan per bit yang dikirim sepertinya akan luar biasa besar, dan sekalipun secara teori mungkin, untuk tujuan komunikasi tampaknya hampir hanya ada kekurangan dan nyaris tidak ada kelebihan
      Namun saya teringat sebuah episode PBS Space Time yang membahas apakah kita bisa menemukan peradaban alien dari gelombang gravitasi yang muncul saat pesawat luar angkasa raksasa dipercepat hingga mendekati kecepatan cahaya
      https://www.pbs.org/video/could-ligo-find-massive-alien-spac...
    • Kalau gelombang gravitasi pun tetap dibatasi oleh kecepatan cahaya, saya tidak tahu apa keuntungannya
      Apakah bisa melewati rintangan? Alih-alih garis pandang, mungkin distorsi gravitasi besar seperti lubang hitam atau bintang hanya menjadi sumber interferensi, tetapi interferensi itu sendiri tampaknya tetap mungkin
      Klausul kerendahan hati: saya tidak benar-benar tahu apa yang saya bicarakan
    • Banyak respons yang negatif, tetapi saya bisa membayangkan satu alasan mengapa itu cukup masuk akal
      Spesies kita dan banyak spesies di Bumi hanya bisa melihat pita yang sangat sempit dari spektrum radiasi
      Mungkin suatu peradaban maju tidak mengembangkan indra seperti itu, melainkan berevolusi jauh lebih dekat dengan energi gravitasi. Bagaimanapun, kita sedang membicarakan alam semesta
    • Saya benar-benar sulit membayangkan bagaimana pemancar semacam itu akan bekerja
      Apakah harus menggerakkan benda sebesar planet untuk menciptakan gelombang gravitasi?
      Tentu saja, jawaban mengelak seperti “mereka memakai teknologi maju yang tidak kita ketahui” mungkin memang benar
    • Ide ini muncul dalam trilogi The Three Body Problem
      Masalahnya adalah memodulasi sinyal, dan satu-satunya cara adalah menggerakkan massa besar dengan cepat

  • Fasilitas LIGO bisa dikunjungi gratis
    Beberapa tahun lalu saya mengunjungi fasilitas Hanford; termasuk kuliah pengantar, tur seluruh fasilitas, bahkan masuk ke ruang kendali. Mereka benar-benar orang-orang yang luar biasa
    https://www.ligo.caltech.edu/WA/page/lho-public-tours

    • Jika pergi ke LIGO Hanford, jangan lewatkan juga tur B Reactor di dekatnya
      Itu adalah reaktor nuklir skala penuh pertama
    • Tanggal yang memungkinkan hanya selama DEFCON, tetapi suatu hari saya benar-benar ingin pergi

  • Mengejutkan bahwa LISA tidak disebutkan
    Ini adalah detektor gelombang gravitasi berbasis ruang angkasa yang menggunakan 3 satelit terbang dalam formasi dengan jarak 2,5 juta km, dan merupakan proyek rekayasa yang sangat keren dengan rencana peluncuran pada 2035
    https://en.m.wikipedia.org/wiki/Laser_Interferometer_Space_A...

    • Disebutkan dalam artikel
      Yaitu bagian yang mengatakan, “Para peneliti kini sedang mengembangkan beberapa observatorium generasi berikutnya bergaya LIGO, baik di Bumi maupun di luar angkasa, dan untuk sisi ruang angkasa ada Laser Interferometer Space Antenna”
    • LISA pertama kali diusulkan sebagai misi ESA pada awal 1990-an
      Saya ingat membaca tentang LISA saat kecil; waktu itu direncanakan diluncurkan pada 2015, masa depan yang terasa sangat jauh
      Sekarang saya justru akan terkejut kalau benar-benar diluncurkan pada 2035

  • Saya mengetahui adanya proposal baru untuk memakai wahana antariksa yang sudah direncanakan sebagai detektor gelombang gravitasi
    Kalau saya tidak melewatkannya, tampaknya ini tidak dibahas dalam artikel
    “Bridging the micro-Hz gravitational wave gap via Doppler tracking with the Uranus Orbiter and Probe Mission: Massive black hole binaries, early universe signals and ultra-light dark matter”
    https://arxiv.org/abs/2406.02306
    “Practically Free Primordial Gravitational Waves Detector”
    https://www.youtube.com/watch?v=XfOxNJvSvf4

  • Mungkin ini pertanyaan bodoh, tetapi kalau begitu rasanya secara praktis sudah terbukti bahwa gravitasi itu tidak ada
    Jika efek gravitasi sebenarnya adalah hasil dari geometri ruang-waktu, eksperimen gelombang gravitasi tampaknya menunjukkan bahwa ruang-waktu ada dan memiliki geometri yang bisa diukur
    Namun ketika pembahasan masuk ke mekanika kuantum, orang masih mengatakan belum menemukan partikel pembawa gaya gravitasi, jadi kalau gravitasi tidak ada dan hanya merupakan hasil geometri ruang-waktu, pernyataan itu jadi tidak saya pahami

    • Eksperimen-eksperimen ini mengonfirmasi teori relativitas umum Einstein, teori klasik gravitasi, sebagaimana teori klasik untuk medan elektromagnetik adalah persamaan Maxwell
      Seperti persamaan Maxwell sudah memadai untuk gelombang berkekuatan makroskopis, relativitas umum juga memadai untuk gelombang gravitasi astrofisika
      Pertanyaan terpisahnya adalah teori mekanika kuantum apa yang memiliki relativitas umum sebagai limit klasiknya
      Dalam elektromagnetisme, elektrodinamika kuantum yang dipahami pada 1940-an adalah versi terkuantisasi dari teori Maxwell, dan memprediksi bahwa hasil pengukuran energi elektromagnetik muncul sebagai “paket-paket” yang disebut foton
      Sementara untuk gravitasi kuantum, banyak ciri sudah diketahui, seperti bahwa graviton kemungkinan adalah partikel spin 2 tanpa massa, tetapi belum ada konsensus tentang teori yang tepat
      Cara menyelaraskan gambaran partikel pembawa gaya dengan gambaran ruang-waktu adalah: bahkan secara klasik, kita bisa membayangkan geometri ruang-waktu latar yang dibentuk oleh seluruh Bumi, lalu melihat gangguan kecil di atasnya
      Secara intuitif, graviton adalah gangguan kecil semacam itu yang dinyalakan dalam jumlah terkuantisasi
      Cara latar itu sendiri terbentuk sebagai “tumpukan graviton yang sangat besar” bergantung pada teori gravitasi kuantum yang tepat, dan teori string memiliki jawaban parsial sehingga dapat memodelkan objek seperti lubang hitam secara kuantum
    • Saya bukan ahli, tetapi sejauh yang bisa saya jawab, gravitasi memang ada dan muncul sebagai kelengkungan atau geometri ruang
      Ini berbeda dengan gaya-gaya fundamental lain yang dijelaskan oleh teori medan kuantum
      Pemahaman kita saat ini tentang gravitasi tidak bekerja dengan cara yang sama seperti yang lain, dan kita belum menemukan teori yang dapat diuji yang membuat kedua kerangka itu bekerja bersama pada semua skala
      Sejauh yang saya pahami, teori string pernah diajukan sebagai cara untuk membuat teori kuantum gravitasi sekaligus menjelaskan sisanya, tetapi menjadi kurang disukai karena tampak seperti kerangka matematika yang dapat disetel agar cocok dengan pengamatan, sehingga daya prediksinya kurang
      Karena itu, prediksi tentang kemungkinan partikel pembawa gaya gravitasi, yaitu graviton, biasanya muncul dari sini
      Dalam teori seperti gravitasi kuantum loop, ruang-waktu itu sendiri dikuantisasi, sehingga dapat terhubung dengan pendekatan berbasis fungsi gelombang yang dipakai teori-teori kuantum lain
      Namun ini saja tampaknya tidak banyak memprediksi tentang medan kuantum gravitasi
      Selain itu, dalam relativitas banyak tak hingga muncul dalam persamaan dan hasilnya, dan saya tahu matematika yang disebut renormalisasi dipakai untuk mencegahnya, tetapi masalah juga muncul ketika berpindah antara teori kuantum dan relativitas
    • Bukankah ruang itu sendiri adalah medium gravitasi? Seperti air tempat gelombang muncul
    • Kita punya dua kerangka fisika, dan bisa membuat prediksi dengan salah satunya
      Namun kita belum sepenuhnya menyatukan kedua kerangka itu

  • Ada tulisan terkait yang layak dibaca, yaitu “Kerr-enhanced optical spring for next-generation gravitational wave detectors” dan “Physicists Have Figured Out a Way to Measure Gravity on a Quantum Scale”
    Yang kedua adalah artikel tahun 2024 yang menggunakan perangkap magnetik superkonduktor berbahan Tantalum
    https://news.ycombinator.com/item?id=39957123
    https://news.ycombinator.com/item?id=39495482

  • Dari sudut pandang orang awam sekali, saya jadi penasaran apakah peristiwa fungsi gelombang kuantum dapat dideteksi
    https://physics.stackexchange.com/questions/275556/can-you-d...

  • Saya ingin menambahkan seberapa sensitif LIGO
    Gelombang gravitasi yang dideteksi LIGO setara dengan mengukur jarak dari Bumi ke Alpha Centauri dengan perubahan kira-kira selebar rambut manusia
    Namun teknologi semacam ini bukan sekadar untuk meningkatkan sensitivitas, melainkan juga bertujuan mendeteksi jenis gelombang gravitasi yang berbeda
    Saya tidak begitu tahu apa yang menentukan frekuensi gelombang gravitasi
    Sejujurnya, saya masih belum memahami apa sebenarnya ekspansi ruang atau gelombang gravitasi, dan pada dasarnya saya hanya orang bodoh yang tidak memahami tractor calculus
    https://www.math.auckland.ac.nz/mathwiki/images/c/cf/Staffor...

    • Ambil lebar bajak atau alat penabur benih yang ditarik traktor, lalu bagi panjang ladang dengan lebar itu untuk mengetahui berapa kali traktor harus bolak-balik agar ladang selesai dibajak atau ditanami
      Jika traktor bergerak dengan kecepatan konstan V_tractor m/s, kita bisa memperoleh luas total ladang dalam m^2 dengan mengalikan lebar bajak atau alat penabur benih dengan waktu kerja dalam detik
      Ini juga bisa diperluas ke traktor dengan kecepatan V(t), cukup dengan menjumlahkan luas untuk setiap waktu infinitesimal dt
      Inilah teorema dasar kalkulus traktor, dan merupakan dasar dari Tractor Field Theory ;)

  • Metode yang lebih nis tetapi menarik, yang saya harap dibahas di artikel utama, adalah medan magnet
    Dulu saya pernah mendengar dari seorang profesor fisika bahwa dalam medan magnet yang kuat, gelombang gravitasi diperkirakan akan meluruh menjadi foton
    Saat itu saya masih cukup memahami matematikanya, tetapi sekarang sudah tidak sanggup
    Meski begitu, tampaknya masih ada orang yang mengeksplorasi arah ini
    https://indico.cern.ch/event/1074510/contributions/4519384/a...