Гравитационные волны – это распространяющиеся с определенной скоростью искажения пространства. Гравитационные волны были предсказаны Общей теорией относительности, однако пока они не получили прямого наблюдательного подтверждения. Косвенно в пользу их существования свидетельствуют наблюдения эволюции двойных радиопульсаров, но для уверенности ученым необходимо зарегистрировать их сигнал напрямую. Проблема, однако, в том, что возможностей даже самых чувствительных современных детекторов недостаточно для того, чтобы зафиксировать очень слабые колебания пространства.
В марте 2014 года были представлены обнадеживающие результаты работы эксперимента BICEP2 в Антарктиде (на фото ниже), которые провозгласили большим прорывом. Ученым удалось обнаружить в реликтовом излучении неба электромагнитные волны с B-модой поляризации, которые являются признаком расширения Вселенной и позволяют выделить в нем влияние гравитационных волн. К сожалению, год назад открытие было поставлено под сомнение. Теперь надежда исходит с другой стороны – от американского детектора гравитационных волн LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, Лазерно-интерферометрическая обсерватория гравитационных волн).
В общих чертах (но не на практике!) детектор LIGO устроен достаточно просто. Он состоит из двух вакуумных тоннелей, начала которых пересекаются в одной точке (см. рис.). В этой точке установлены лазерные излучатели, а в дальних концах труб – зеркала. Расстояние до этих зеркал и измеряется лазером, однако точность прямого замера была бы безнадежно недостаточной. Особое значение имеет пересечение возвращающихся от зеркал лазерных лучей. Между ними возникает интерференция, за счет которой лучи либо усиливают, либо ослабляют друг друга. Величина интерференции зависит от фазы лучей, а значит и от пройденного лучами пути. Замеряя интерференционную картину, ученые повышают точность измерений. Теоретически такой прибор должен фиксировать изменение расстояний между зеркалами при прохождении через установку гравитационной волны, но на практике даже точность интерферометра долгое время оставалась слишком мала.
Летом 2015 года на LIGO завершилась большая модернизация, благодаря которой чувствительность прибора возросла в четыре раза. Новый этап наблюдений O1 начался в сентябре и завершился в январе 2016 года. Следующий этап, O2, ожидается позднее в этом году после планового внесения дополнительных изменений в конструкцию детектора. Он продлится около полугода.
Схема работы LIGOПоследние несколько недель в научных кругах циркулируют слухи о том, что на детекторе LIGO наконец-то проведены успешные наблюдения. Вся известная информация просуммирована в небольшой заметке на сайте журнала Science. В середине января физики, сотрудничающие с коллаборацией LIGO, начали рассказывать о том, что ученым удалось зафиксировать искажения пространства после наблюдения слияния двух массивных нейтронных звезд. Больше конкретики внес скриншот письма, отправленного Клиффордом Бергессом, физиком-теоретиком из Университета Макмастера в Гамильтоне (Канада). Ученый сообщает, что открытие связано с наблюдением двух черных дыр с массой 29 и 36 масс Солнца. После слияния масса объекта составила 62 массы Солнца. Статистическая достоверность открытия составляет 5,1 сигма, т. е. достаточна для объявления об успехе. Прохождение искажающей пространство волны, движущейся со скоростью света, было зафиксировано на обоих детекторах. Первоначальной целью наблюдений действительно могли быть две нейтронные звезды, однако, по словам физика-теоретика Марка Каминковски из Университета Джона Хопкинса, сигнал от двух падающих друг на друга черных дыр должен быть сильнее и лучше обнаруживаться на большом расстоянии.
Если слухи подтвердятся, статья, связанная теперь уже с прямым открытием гравитационных волн, будет опубликована в журнале Nature 11 февраля. Подтверждение существования гравитационных волн, несомненно, станет сильнейшей заявкой на Нобелевскую премию по физике.
Собери из предложенного слово "ВЕЧНОСТЬ".
