Физики утверждают, что обнаружили следы гравитационных волн
Давно это было
О том, что гравитационные волны обнаружены, заявили исследователи, работающие с телескопом BICEP2(Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), который установлен на американской станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе.
В международную коллаборацию BICEP2 входят более десяти университетов и научных организаций (Caltech, JPL, UC San Diego, Harvard, NIST Boulder, Stanford, University of British Columbia, University of Chicago, University of Minnesota, University of Toronto, University of Wales Cardiff). Вот им-то и удалось достичь того, чего научный мир ждал около 100 лет. Почти достичь, говоря строго.
Гравитационные волны просто обязаны существовать согласно Общей теории относительности Эйнштейна. Но обнаружить их и тем самым окончательно подтвердить ее - теории - правоту никак не получалось. Не ловились эти волны. Как не ловился бозон Хиггса, который тоже был обязан существовать.
В итоге бозон, наделяющий массой другие частицы, поймался - не лично, а виде неких следов от него. И этого оказалось достаточным, чтобы признать его реальное существование, а ловцам выдать Нобелевскую премию.
Аналогичная ситуация и с гравитационными волнами. В телескоп BICEP2 "увидели" не сами волны, а тоже их следы. Но весьма убедительные, если верит заявлениям ученых. Они празднуют победу.
По теории, гравитационные волны - эдакая рябь ткани пространства-времени, из которой якобы и соткана Вселенная, должны сохраниться от Большого взрыва. Это когда почти 14 миллиардов лет назад нечто невообразимо крошечное и невероятно плотное вдруг "взорвалось", расширилось и превратилось в окружающий нас мир.
От Большого взрыва точно сохранилось так называемое реликтовое излучение - микроволновый фон. Орбитальные зонды его регистрируют в виде своеобразной карты-мозаики, где светлые - "горячие" - участки соответствуют более мощному фону. И наоборот.
|
В свое время физики предположили, что первичные гравитационные волны, порожденные стремительно расширяющейся ранней Вселенной, должны были бы наложить отпечаток на микроволновый фон - поляризовать его особым образом. Вот такую поляризацию и искали в картине реликтового излучения исследователи коллаборации BICEP2. И объявили, что нашли. Засекли так называемую B-моду поляризации, которая и свидетельствует об инфляции Вселенной - ее расширении.
Уровень достоверности открытия соответствует значению, превышающему 5 сигма - то есть, вероятность того, что ученые наблюдали некое случайное событие не превышает одного шанса на 3,5 миллиона. Но для окончательного признания необходимо подтверждения от других экспериментаторов.
|
Ловцов полно, а добычи нет
Мечта физиков и астрофизиков засечь гравитационные волны напрямую - то есть зарегистрировать рябь ткани пространства-времени с помощью приборов. А она - эта рябь - должна возникать постоянно. Например, при взрыве сверхновых звезд, во время образования черных дыр, при их слиянии. Гравитационные волны обязаны достигать Земли и влиять на исследовательские установки, которых уже немало.
Еще в самом начале 1970 годов Райнер Вайс из Массачусетского технологического института предложил использовать для их регистрации гравитационных волн лазерные интерферометры. Ныне их построили. Один из крупнейших - Гравитационная обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Состоит из двух обсерваторий. Одна находится в Линингстоне, штат Луизиана, а другая - на расстоянии более 3000 км, в Ханфорде, штат Вашингтон.
|
Интерферометры в Ливингстоне и Ханфорде были запущены в 2001 году. В это же самое время заработала обсерватория GEO 600 в Ганновере, Германия. Кроме того, обсерватория VIRGO - сооружение длиной три километра - находится вблизи Пизы, Италия.
Интерферометр ТАМА с рукавами длиной 300 метров - в Японии. Международная гравитационная обсерватория AIGO (Australian International Gravitational Observatory) - в Австралии. Интерферометр планируют запустить даже на орбиту, чтобы избавить аппаратуру от посторонних "шумов".
Суть ловли с помошб интерферометров проста. Два лазерных луча направляют перпендикулярно друг другу по трубам большой длины. Потом сводят в один. И смотрят на результат - на интерференционную картину. Если гравитационная волана придет, то она сожмет пространство в одном направлении и растянет в перпендикулярном. Расстояния, пробегаемые лучами, изменятся. И это будет видно на картинке, которая представляет из себя концентрические окружности.
|
Увы, за время работы всех интерферометров ничего похожего на гравитационные волны заметить не удалось. Хотя вселенские катаклизмы столь мощны, что должны буквально сотрясать ткань пространства-времени.
Неудачи порождают сомнения у скептиков. То есть, не все верят в существование гравитационных волн. Впрочем и к бозону Хиггса единодушного доверия тоже нет. Равно, как и к Эйнштейну. Да он и сам себе не всегда верил.
