هل سيتم بناء منشأة إسرائيلية لرصد موجات الجاذبية؟

في مؤتمر Spacestack الذي سيعقد في 22 مايو في معرض تل أبيب، سيتم الإعلان عن مبادرة لإنشاء جمعية LIGO إسرائيلية (كونسورتيوم) في التعاون الإقليمي

 

بقلم: البروفيسور عساف فار من جامعة بار إيلان، د. لافيا سيجمان وليور هيرمان من مؤسسة TYPE5 VC

في فبراير 2016، صنع العلماء في مرصد موجات الجاذبية في الولايات المتحدة التاريخ باستخدام مقياس التداخل ليغو  عندما تم الإعلان عن أول اكتشاف لموجات الجاذبية. موجات الجاذبية لا تشبه أي إشارة أخرى تم تلقيها على الإطلاق. في حين أن جميع الإشارات الأخرى هي إما فوتونات (ذات أطوال موجية مختلفة) أو جسيمات (الأشعة الكونية أو النيوترينوات)، فإن موجات الجاذبية لها جوهر مختلف تمامًا. وفقاً للنظرية النسبية لأينشتاين، فإن الكون ليس "صلباً" (يشبه اللوح الذي تُرسم عليه الأشياء) ولكنه مرن - يشبه الصفيحة المطاطية، التي يمكن شدها وتقلصها. موجات الجاذبية هي تموجات صغيرة في نسيج الكون، ناتجة عن تسارع الأجسام الضخمة، مثل اندماج الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية. تم التنبؤ بها لأول مرة من خلال نظرية النسبية العامة لأينشتاين منذ أكثر من قرن من الزمان، لكن الأمر استغرق قرنًا تقريبًا حتى تنضج التكنولوجيا للكشف عن تلك التموجات الصغيرة.

مرافق ليغو تقع في هانفورد في ولاية واشنطن وليفينغستون في ولاية لويزيانا. تم بناء نسخة حديثة من مقياس تداخل ميشيلسون في كل موقع من المواقع. يتكون كل مقياس تداخل من أنبوبين خرسانيين متصلين عند نقطة القاعدة ويشكلان شكل حرف L. ويبلغ طول كل أنبوب 4 كم. داخل الأنابيب، يمر شعاعان ليزر قويان عبر سلسلة من المرايا. وتستخدم هذه لقياس الفرق في الأطوال بين الذراعين بدقة متناهية. عندما تمر موجات الجاذبية عبر أجهزة الكشف، فإنها تشوه الفضاء وتتسبب في تغير طول الأنابيب على مسافات صغيرة جدًا (أي على المستوى دون الذري). ومع ذلك، فإن الجمع بين الليزر والنظام البصري المتطور يجعل من الممكن التمييز حتى بين أصغر التغيرات في الطول - من ترتيب من 1 إلى 10 إلى قوة 22 (أي ما يعادل قياس المسافة من تل أبيب إلى إسطنبول دقة حجم البروتون الواحد). أدى اكتشاف موجات الجاذبية إلى حصول قادة المشروع، البروفيسور راينر فايس، وكيب ثورن، وباري باريش، على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2017.

إن استخدام تقنيات فريدة للكشف عن موجات الجاذبية قد يفتح نافذة للنظر في تاريخ الكون، ومراقبة أحداث مثل الانفجار الكبير، وسيوفر قدرة خارقة على فحص النجوم النيوترونية، وتكوين الكون المبكر، والثقوب السوداء والمزيد. . وذلك بما سيشكل نقلة علمية، وسيخلق تطورات تكنولوجية رائدة، ذات استخدامات عملية في الصناعة المدنية والعسكرية.  

وفي ضوء نجاح المشروع، تعمل الولايات المتحدة حاليًا على تطوير مشروع أكثر طموحًا يسمى المستكشف الكوني، والذي من المخطط أن يكون أكبر في الأبعاد الأساسية، حوالي 20/40 كم (أكبر بعشر مرات من الكاشف الحالي)، وأكثر حساسية من المرصد الحالي . بالإضافة إلى ذلك، تعمل وكالة الفضاء ناسا على مشروع أكثر طموحًا - وهو نظام يسمى هوائي قياس التداخل بالليزر الفضائي (NASA, LISA) "هوائي فضائي" يعتمد على الأقمار الصناعية التي تحمل مقياس تداخل ليزر. سيكون LISA أول كاشف لموجات الجاذبية في الفضاء.

تحديد المواقع العالمي المتكامل لرصد موجات الجاذبية

في السنوات الأخيرة، قام عدد من البلدان، بما في ذلك إيطاليا واليابان والهند، ببناء أو تنوي بناء أجهزة كشف إضافية للجاذبية ستعمل كجزء من الشراكة التي أصبحت اليوم دولية، وتضم علماء من عدد كبير من البلدان. الميزة الرئيسية للنشر المكثف لأجهزة الكشف في جميع أنحاء العالم هي القدرة على تحديد موقع مصدر موجات الجاذبية المرئية بدقة أكبر، وبالتالي توجيه التلسكوبات بسرعة إلى النقطة الصحيحة في السماء حتى نتمكن من إجراء دراسة سريعة للظاهرة التي أدت إلى ذلك. إلى خلق موجات الجاذبية.

לيوجد في إيطاليا مرصد نشط لموجات الجاذبية يسمى VIRGO، والذي بدأ تخطيطه في أوائل التسعينيات، وتم تفعيله لأول مرة في عام 90. وبعد سنوات من التحسينات، تم دمجه اعتبارًا من عام 2003 مع كاشف LIGO الأمريكي. تعمل هذه العناصر معًا على زيادة الحساسية وقبل كل شيء دقة موقع مصدر موجات الجاذبية. تم تصميم مقياس تداخل العذراء للكشف عن موجات الجاذبية ويقع في سانتو ستيفانو ماكراتا بالقرب من مدينة بيزا بإيطاليا. ويحتضن ذراعا الجهاز، اللذان يبلغ طولهما ثلاثة كيلومترات، مراياه وأدواته داخل أنابيب مفرغة عالية.

تتم إدارة VIRGO بواسطة مرصد الجاذبية الأوروبي (EGO)، وهو اتحاد أسسه CNRS الفرنسي وINFN الإيطالي. تقوم مجموعة Virgo Collaboration بتشغيل الكاشف وتتكون من أكثر من 700 عضو يمثلون 129 مؤسسة في 16 دولة مختلفة. تم تسمية مقياس التداخل على اسم العنقود النجمي VIRGO، الذي يحتوي على حوالي 1,500 مجرة ​​في الكوكبة التي تبعد حوالي 50 مليون سنة ضوئية عن الأرض. 

يعد التعاون مع VIRGO أيضًا جزءًا من التعاون الأكبر بين LIGO-Virgo-KAGRA (LVK)، والذي يجمع العلماء من تجارب موجات الجاذبية الكبيرة الأخرى، بهدف إجراء تحليل مشترك للبيانات الضرورية للكشف عن الموجات الثقالية الكبيرة. موجات الجاذبية.

وبعيدًا عن الولايات المتحدة وإيطاليا، قامت اليابان أيضًا ببناء مرصد لموجات الجاذبية في السنوات الأخيرة. المرصد الياباني هو الأول في العالم الذي يتم وضعه بالكامل تحت الأرض، ويستخدم تكنولوجيا تبريد مبتكرة للمرايا.  مرصد كاجرا لموجات الجاذبية في اليابان سيدخل حيز التشغيل في عام 2021، وفي هذه الأثناء يعمل بحساسية أقل. ومع ذلك، بعد تحسين حساسية مرصد موجات الجاذبية في اليابان المخطط له في المستقبل القريب، سيصبح الكاشف بأعلى حساسية، وسيمكن من إنشاء شبكة كشف أقوى. 

وفي وقت سابق من هذا العام، وافقت الحكومة الهندية على ميزانية قدرها 320 مليون دولار لبناء كاشف آخر لموجات الجاذبية على الأراضي الهندية. ومن المقرر أن يكون الكاشف جاهزاً في عام 2030، وأن ينضم إلى الشبكة العالمية للكاشفات. إن العمل على الكاشف، والذي بدأ منذ حوالي عقد من الزمن، يقوم بتنسيق وتوجيه أنشطة حوالي عشرة معاهد بحثية وجامعات في جميع أنحاء الهند. استضافت الهند باحثين ما بعد الدكتوراه من جميع أنحاء العالم، وأرسلت طلابًا وباحثين من الهند إلى مختبرات LIGO ومؤسسات LVK حول العالم لمزيد من التدريب في مجال التكنولوجيا والمجالات العلمية ذات الصلة.

إن وجود مراصد متعددة تفصل بينها مسافات شاسعة حول العالم لا يسمح بدرجة أكبر من التحقق من الاكتشافات فحسب، بل يساعد أيضًا في تحديد موقع المنطقة بدقة في الفضاء التي تأتي منها الإشارة (على غرار تحديد المواقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الذي يتم بواسطة عدة إحداثيات).

الزاوية الإسرائيلية 

يوجد في إسرائيل مجموعة بحثية واحدة تابعة بالكامل لـ LVK، في قسم الفيزياء في جامعة بار إيلان. وتتناول المجموعة تحليل المصادر ومعالجة البيانات الواردة من الكواشف، وخاصة استخدامها لدراسة النسبية العامة والثقوب السوداء والنجوم النيوترونية. توجد أيضًا مجموعات إضافية تعمل في فيزياء وبيانات LIGO في معهد وايزمان، والجامعة العبرية، والتخنيون، وجامعة بن غوريون. 

ومن المتوقع أن يتوسع النشاط بشكل كبير مع بدء جولة المراقبة الرابعة (O4) للكاشفات بدءاً من نهاية شهر مايو المقبل، ولمدة حوالي عام ونصف من جمع البيانات، وفترة مماثلة حتى تتم معالجة المعلومات واستخراجها. . سيكون من الممكن تحقيق قفزة كبيرة إلى الأمام في نطاق وطبيعة المشاركة - النظرية والتكنولوجية - إذا تم تطوير كاشف آخر.

ليغو – موجات الجاذبية تضيء الكون | فرصة وطنية

من المتوقع أن تؤثر مرافق LIGO والبحث والتطوير التكنولوجي المرتبط بها على مجموعة متنوعة من التقنيات والتطورات الحالية. ومن المتوقع أن يتم إنتاج تطورات تكنولوجية فريدة من نوعها من منشآت LIGO، مثل تطوير شرائح الجيل التالي - الرقائق الضوئية المستندة إلى الضوء، وتحليل الإشارات باستخدام الذكاء الاصطناعي، وتطوير الدقة الجزيئية، والمسح الطبي المتقدم، وأنظمة القيادة القائمة على الكم. 

إنشاء معهد LIGO الإسرائيلي

ومن المقرر إطلاق مشروع LIGO الإسرائيلي بالتعاون مع الإمارات خلال عام 2024 في المرحلة الأولى كمركز علمي لتطوير وتسويق التقنيات حيث سيتم بالتنسيق مع الهيئات الحكومية والأكاديمية والبحثية إنشاء معهد القياس في سيتم فحص تكوين فوق الأرض أو تحت الأرض (على غرار تصميم المعهد الأوروبي) بسبب محدودية الأراضي في إسرائيل.

LIGO - تم التخطيط لإسرائيل لتكون بمثابة اتحاد علمي ستشارك فيه أفضل الجامعات ومعاهد الأبحاث وشركات التكنولوجيا في إسرائيل. ويشكل المشروع فرصة استثنائية، ليس فقط في مجال العلاقات الخارجية واندماج إسرائيل في المنطقة، بل في المقام الأول في المجال العلمي والتكنولوجي. 

ولهذا المشروع أهمية وطنية وعلمية وتكنولوجية بالنسبة لدولة إسرائيل. ولا تقتصر عواقبه في هذه الجوانب على جوانب ريادة الأعمال التكنولوجية والعلوم والأوساط الأكاديمية والبحث والتطوير في المجال المدني فحسب، بل تمتد أيضًا إلى الجوانب العسكرية والاستراتيجية. 

ومن المتوقع أن يؤدي التقدم في مجالات علوم المواد وأنظمة الحوسبة الضوئية والكمية في العقد المقبل إلى تسريع عملية تصغير تقنيات الكاشف وفي الوقت نفسه سيجعل من الممكن تطبيق قدرات الاستشعار والمعالجة في سوق الحوسبة السحابية والحوسبة المتطورة (EDGE COMPUTING) وكذلك في صناعة الطاقة المتجددة والمزيد.

أنظمة قياس التداخل الحديثة هي نتيجة التقدم في الدراسة الفيزيائية لسلوك الفوتون، والتشابك الكمي مع تكنولوجيا الكاشف المتقدمة. 

إن دراسة الثقوب السوداء ما هي إلا مثال واحد للتطور العلمي الذي يسرع البحث والتطوير في مجال أجهزة القياس والاستشعار البصرية. توضح قدرات تطوير الأمن والتسويق أيضًا أهمية اقتصاد التكنولوجيا العميقة (اقتصاد يتكون من شركات تعمل على تطوير أنظمة تقع بين العلوم الأساسية والتطبيقية، حيث أن أي تكنولوجيا من هذا القبيل لديها فرصة كبيرة لتعطيل الأسواق الكبيرة). لإسرائيل وتطوير مشاريع مثل LIGO في التعاون الدولي والإسرائيلي.

وسيركز مؤتمر Spacestack الثاني الذي سيعقد في 22 مايو في مركز اكسبو تل أبيب للمؤتمرات على بناء اقتصاد الفضاء الذي يقدر بتريليون دولار، وSpace Nation كمحرك نمو لكوكب الأرض. 

هذه المقالة هي محتوى ترويجي لمتصفحي موقع المعرفة. تمت كتابة المقال بالتعاون مع البروفيسور عساف فار من قسم الفيزياء في جامعة بار إيلان، وبالتعاون مع الدكتورة لافيا سيغمان التي تعمل كمديرة ومديرة ومستشارة في العديد من الشركات والمنظمات في مجال المواد النانوية والتكنولوجيا النظيفة والتكنولوجيا الحيوية و agritech، وبالتعاون مع Lior Herman، الشريك والمؤسس لصندوق رأس المال الاستثماري TYPE5 VC المتخصص في تقنيات الفضاء.

سيدير ​​هذا الحدث مراسل التكنولوجيا N12 درور جلوفرمان. المحاضرات مخصصة للباحثين والمطورين ورجال الأعمال والمستثمرين من القطاع الخاص وصناديق رأس المال الاستثماري والمديرين ومحترفي التسويق والتكنولوجيا والعلوم. 

خصم خاص لمتصفحي موقع المعرفة - أدخل رمز الخصم spacevip75. عدد المقاعد محدود. لطلب التذاكر عبر الموقع الإلكتروني لمؤتمر الفضاء Spacestack 2023:  https://spacetechsummit.info