КОСМОДРОМ: Дрожь пространства-времени

Произошло грандиозное событие — обнаружены гравитационные волны, подтверждающие идеи Эйнштейна о природе гравитации. Совсем недавно мы писали о важности Общей и Специальной теории относительности (ОТО и СТО) для науки, о том, что минуло уже 100 и 110 лет соответственно со времени опубликования теории Эйнштейна, а ничего существенного в фундаментальной науке за это время не случилось.

И вот — началась новая эра в физике. Одно дело теория, другое — когда получены материальные подтверждения её. Учёным удалось обнаружить колебания в пространстве-времени, вызываемые слиянием чёрных дыр. Это событие из ряда настолько же значимых, как, например, открытие Герцем электромагнитных волн.

Физики всех стран, объединяйтесь!

Вот так и надо решать общечеловеческие задачи — “набрасываться” на них всем миром. Ведь обнаружить гравитационные волны (ГВ) удалось лишь благодаря совместным усилиям учёных из разных стран.

Исследования в LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) проводятся в рамках одноимённой коллаборации более чем тысячей учёных из США и 14 других стран, включая Россию, представленную двумя группами — из МГУ и Института прикладной физики Российской академии наук (Нижний Новгород).

Как же удалось поймать на крючок волны кривизны пространства?

Излучать ГВ могут любые движущиеся тела: и планеты, и брошенный вверх камень, и взмах руки. Проблема, однако, в том, что гравитационное взаимодействие столь слабое, что никакие экспериментальные установки не способны заметить излучение гравитационных волн от обычных “излучателей”.

Чтобы “погнать” мощную волну, нужно очень сильно исказить пространство-время. Идеальный вариант — две чёрные дыры, вращающиеся вокруг друга друг в тесном танце, предшествующем слиянию. Искажения метрики будут столь сильными, что заметная часть энергии этой пары будет излучаться в ГВ. Такое слияние чёрных дыр — взрыв грандиозной мощности, но только уходит вся эта излучённая энергия не в свет, не в частицы, а в колебания пространства.

Принципиальное устройство детектора ГВ

В двух словах для гравитационного волнового детектора нужна длиннющая труба, точнее, две трубы, перпендикулярные друг другу. Из труб откачан воздух, и по ним пускают лазерный луч, который летит внутри, отражается от зеркала на концах и возвращается в исходную точку. Так как длина труб одинаковая, оба луча должны вернуться туда же, откуда вылетели. Но если во время эксперимента по детектору проходит гравитационная волна, один путь оказывается чуть длиннее и лучи рассинхронизируются.

Естественно, там сложнейшая система стабилизации и компенсации: бабочка мимо пролетела, крылышками взмахнула — и это тоже приходится учитывать.

Чтобы исключить посторонние воздействия и шумы, объекты висят на кварцевых нитях (изначально использовались стальные). Наш учёный Брагинский доказал, что кварцевые нити “шумят” значительно меньше.

Есть планы отправить детектор ГВ в космос

Именно так. Детектор в космосе будет избавлен от назойливого шума на земле. К тому же там вакуум. Космическая гравитационная обсерватория получится довольно большой, поскольку придётся расставить зеркала в разных местах. Понятно, что с этим сопряжены огромные технические трудности, но надо пытаться это делать.

По мере увеличения чувствительности детекторов и расширения доступной для гравитационно-волновых наблюдений части Вселенной количество зарегистрированных событий будет нарастать, и фактически гравитационная астрономия уже началась. Подслушав ГВ, мы можем сформировать совсем другие представления о космосе, а возможно, откроем невообразимые космические явления.

Когда по человеку или любому другому предмету проходит ГВ, его вполне ощутимо плющит и корёжит, растягивает и скручивает.