Гравитация и относительность - Цзю Х.
Скачать (прямая ссылка):
Ранее уже шла речь о том, что в качестве источника гравитационного излучения можно было бы использовать вращающийся стержень. Ho возможны и другие, более подходящие варианты генератора излучения, связанного с тензором напряжений. Один из таких вариантов — акустический резонатор. В случае вращающегося стержня напряжения концентрируются в его средней точке, и это приводит к разрушению стержня. В акустическом же резонаторе напряжения распределяются по поверхностям. При таком распределении напряжений можно достичь значительно больших интегральных значений тензора напряжений, которыми фактически и
1J Двойная звезда, состоящая из двух белых карликов, с периодом около 100 сек и массой, приблизительно равной массе Солнца, должна излучать около 2 • IO37 эрг!сек. Это в 5000 раз больше оптической светимости Солнца. Большая часть излучения была бы почти монохроматической с частотой, равной удвоенной частоте вращения. Двойная нейтронная звезда способна излучать еще большее количество гравитационной энергии. При расстоянии между звездами порядка IO6 см период обращения равен 5 мсек и излучение составляет 2 • IO52 эрг/сек. Вследствие такой потери энергии они должны были бы сблизиться примерно за 2 сек. Недавно была открыта двойная звезда (Nova Sagittae) с периодом 1 час 21 мин.
200
Глава 5
определяется мощность излучения. По этой причине акустический резонатор лучше стержневого излучателя.
Каковы должны быть размеры такого резонатора? Можно было бы думать, что размеры массивного тела, подвергающегося воздействию акустических напряжений, должны быть порядка длины гравитационной волны. Это составляет около 100 000 акустических длин волн. Ho на самом деле прибор представляет собой систему квадруполей, каждый из которых колеблется со сдвигом по фазе относительно соседних квадруполей. В результате вся система в целом излучает как один-единственный квадруполь.
Хотя при такой схеме эффекты первого порядка, по-видимому, в самом деле взаимно компенсируются, можно показать, что эффекты более высокого порядка остаются. Кроме того, в пьезоэлектрическом кристалле на торцах кристалла возникают заряды, и некоторые компоненты электромагнитного тензора напряжений в кристалле не меняют знака через каждую половину длины акустической волны. Выводя пьезокристалл из состояния резонанса, можно создать область порядка длины гравитационной волны с напряжением, соответствующим пределу прочности материала. Такое устройство излучателя позволяет при фиксированной частоте получить интенсивность излучения, приблизительно на 40 порядков превышающую интенсивность излучения вращающегося стержня.
Таким образом, нами разработана теория и конструкция установки для измерения тензора Римана. Используя возвращающие силы негравитационного происхождения, а также резонансные эффекты, мы приблизительно на 10 порядков повысили чувствительность установки для измерения динамического тензора кривизны. Экспериментальная установка в ее настоящем виде вполне пригодна для поиска гравитационных волн. Мощность же нашего излучателя, хотя и превышает на 40 порядков мощность источника с вращающимся стержнем, все еще приблизительно на 15 порядков меньше, чем нужно для того, чтобы можно было в условиях небольшой лаборатории проводить измерения в области волновой зоны.
Гравитационные волны
201
ЛИТЕРАТУРА
I. Weber J., General Relativity and Gravitational Waves, New York, 1961, ch. 7, 8.
2. S с h e I к u n о f f S. A., Proc. IRE, 29, 493 (1941).
3. Forward R. L., Zipoy D., Weber J., Smith S., Be-niof f H., Nature, 189, 473 (1961).
4. Forward R. L., Gravity Research Foundation Prize Essay, 1962.
5. Dyson F. J., Gravity Research Foundation Prize Essay, 1962.
Принцип Маха и эксперименты по анизотропии массы
В. ХЬЮЗ
Принцип Маха и возможная анизотропия инертной массы
Одной из давних концептуальных проблем физики является вопрос о преимущественной координатной системе, или об инерциальной системе отсчета, в пустом пространстве. С этой проблемой соприкасается вопрос о том, имеет ли смысл говорить об инертной массе изолированного тела. Мах высказывал точку зрения, именуемую теперь принципом Маха1), согласно которой инерциальная система отсчета определяется распределением масс во Вселенной, сила инерции, действующая на тело, есть результат гравитационного воздействия на это тело удаленной материи и инертная масса тела определяется всей материей «во Вселенной. С этой точки зрения естественно поставить вопрос, не приведет ли анизотропное распределение материи во Вселенной к тому, что инертная масса сама окажется зависящей от направления, т. е. анизотропной.
В настоящей главе рассматриваются возможные эффекты, связанные с анизотропией инертной массы, если таковая существует, а также описываются эксперименты, уже осуществленные в поисках таких эффектов. Анализ возможных эффектов, доступных наблюдению, дается главным образом на основе работ Коккони и Салпитера [1, 2].
На фиг. 6.1 изображено тело массы т и некий элемент массы AM во Вселенной, находящийся на расстоя-
