сегодня: 19/12
Святой дня
Святитель Николай Чудотворец

Русский гребень гравитационной волны

Русский гребень гравитационной волны

В многолетнем эксперименте по изучению гравитационного поведения черных дыр приняли участие более тысячи ученых из разных стран мира. Родилась сенсация. В чем польза открытия?

Сотню лет назад Альберт Эйнштейн предположил, что гравитация - не более чем иллюзия. Обусловлена она искривлениями пространства и времени, вызванными объектами с той или иной массой тела. Основываясь на таком фундаменте, ученый сделал ряд предположений - не только о всемирном тяготении, но и о замедлении в гравитационных полях, гравитационном линзировании, увеличении инерциальных систем отсчета вблизи вращающихся массивных тел. Многие из предположений удалось доказать экспериментальным путем. Но последняя из догадок Эйнштейна - гравитационные волны - оставалась теоретической.

Иллюзия в действии

Гравитационные волны по Эйнштейну - это смена траектории объектов под воздействием искривлений пространства и времени. Не спешите "сворачивать" текст - объясним на примере. Представьте: пространство и время - это натянутая ткань, тяжелый шарик - планеты и другие небесные тела. Мы кладем  "шарик" на "ткань" и продавливаем ее - формируем "колодец". Уже на этом этапе видны изменения на поверхности ткани - это искривления пространства и времени, которые влияют на объекты вокруг. А теперь начинаем вращать "шарик" - бегущие по поверхности волны видны невооруженным взглядом. И чем тяжелее "шарик", тем заметнее будет эффект.

Описание гравитационных волн Альберта Эйнштейна не совсем фиксирует процесс. Но в общем и целом дает общее понимание явления. К слову, сам физик в 30-е годы прошлого века предпочел отказаться от этой части теории - не был уверен, что наличие гравитационных волн удастся подтвердить экспериментальным путем - слишком ювелирная работа, трудно уловить колебания. И действительно, на организацию эксперимента века ученые из разных точек мира потратили десятки лет и около 1,1 миллиона долларов.

В рамках проекта LIGO собрали сверхчувствительные детекторы - они-то и зафиксировали волну в сентябре 2015 года. "Ловушки" установили в США, а над организацией их работы корпели более 1000 ученых по всей планете. Большую лепту внесли и российские теоретики, с таким заявлением выступил накануне директор обсерватории LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) американский физик-теоретик Кип Торн.

"Ученые из группы Владимира Брагинского из Московского государственного университета (МГУ) внесли неоценимый вклад в общую работу, - подчеркивает Торн. - Я лично сотрудничал с Брагинским и его командой с начала 1970-х годов, и его группа предложила основную концепцию использования гигантских зеркал для проведения эксперимента. Его разработки были абсолютно незаменимы, являются важной частью нашего открытия".

Итак, осенью прошлого года детекторы уловили волны от столкновения двух гигантских черных дыр. Каждая из них вращалась с огромной скоростью - до 10 оборотов в секунду. Затем махины столкнулись и в результате взрыва - "схлопнулись" и объединились. Почти полгода 1049 специалистов проверяли и перепроверяли показатели детекторов - боялись принять желаемое за действительное. 11 февраля результаты эксперимента стали достоянием общественности.

Астрофизик Колумбийского университета и один из членов "волновой" команды Сабольч Марка, описывая открытие, заметил:

"Небеса уже не будут такими, как прежде, поскольку ранее ученые могли только лишь смотреть на небо, но не могли слышать его музыку".

Согласитесь, тонко. Кажется, именно сейчас физики ступили на путь превращения в лириков.

Ну, волны. И что с того?

Когда шум с презентацией открытия слегка поутих, у большинства обывателей возник резонный вопрос: нам то что с вашего открытия? Какая практическая польза?

По мнению доктора физико-математических наук, профессора физического факультета МГУ Валентина Руденко, "возможность зарегистрировать реликтовый гравитационный фон (распознать гравитационные волны - прим. +Царьград+) и измерить его характеристики, такие как плотность, температура, позволяет подойти к началу мироздания". Гравитационные излучения проходят без искажения. И если получится исследовать их, мы сможем приблизиться к пониманию процессов после Большого взрыва - в момент создания Вселенной.

Как только появится понимание глобальных процессов, мы сможем использовать новые знания на практике. Вполне возможно строительство реактивных аппаратов на гравитационной радиации или разработка приборов гравитационно-волновой интроскопии. Наконец, инженеры смогут представить линии телекоммуникационной гравитационной связи - именно такие примеры приводит Валентин Руденко. Но все это результат труда далекого будущего.

Сейчас же мы говорим о четырех основных пунктах полезности эксперимента:

  1. Физики впервые напрямую зарегистрировали гравитационные волны.
  2. Подтверждена теория Альберта Эйнштейна 1915 года, таким образом, основы науки остаются нерушимыми и дополняются новыми знаниями.
  3. Ученые получили очередное доказательство существования черных дыр.
  4. Астрономы получили новый инструмент для изучения космоса. До настоящего момента информацию черпали в электромагнитных диапазонах - оптическом, рентгеновском, инфракрасном и ультрафиолетовом. Теперь каналом станут еще и гравитационные волны. Впрочем, есть немало скептиков, предпочитающих консервативные методы и отрицающих уникальное открытие.

"Мы занимаемся развитием технологий, чтобы получить и зарегистрировать гравитационные волны, - объясняет самый молодой ученый российской группы МГУ Леонид Прохоров. - В будущем побочные выводы нашего эксперимента смогут помочь в предсказании самых разных явлений, например землетрясений. Именно такие побочные технологии в свое время пришли к нам в жизнь, как мобильные телефоны или умные часы".

А физик-теоретик Кип Торн и вовсе считает, что сегодняшнее открытие гравитационных волн может стать первым шагом к строительству космических кораблей, способных доставить нас к кромке черной дыры.

Примерно так выглядят сверхчувствительные детекторы с высоты птичьего полета - на фото итальянский детектор гравитационных волн VIRGO с плечами длиной 3 км сооружался с 1996-го и введен в строй в 2003 году.

ДОСЬЕ

Проект LIGO объединил более тысячи ученых из 15 стран мира. Россию представили группы из МГУ и Института прикладной физики Российской академии наук (Нижний Новгород). Владимир Брагинский возглавлял московскую группу вплоть до последнего времени, именно нашего физика называют пионером гравитационно-волновых исследований в мире.

Теоретические и экспериментальные исследования физиков из МГУ нашли свое воплощение при создании детекторов нового поколения, позволивших непосредственно наблюдать гравитационные волны от слияния двух черных дыр. В процессе работы группы над проектом LIGO получены результаты, важные не только для поиска гравитационных волн, но и для физики в целом.

Проект LIGO располагает двумя детекторами гравитационных волн - в штатах Луизиана и Вашингтон. На снимке - второй из этих многокилометровых приборов.

Зафиксировать и, главное, проанализировать гравитационные волны удалось с помощью алгоритма русского ученого Сергея Клименко. Он придумал программу, способную отделить нужный сигнал от посторонних шумов. Разрабатывали алгоритм вместе с коллегой из Флоридского университета профессором Генахом Мицельмахером, начиная с 1997 года. А в 2004 году алгоритм взяли на вооружение в LIGO. День Х наступил 14 сентября 2015 года: в 5:51 утра по времени восточного побережья США одновременно двумя обсерваториями LIGO - в штатах Луизиана и Вашингтон - был получен сигнал, который в итоге и стал доказательством существования гравитационных волн. В том, что он был принят и правильно понят, - заслуга Клименко и его детища.

Подписывайтесь на канал "Царьград" в Telegram, чтобы первыми узнавать о главных новостях и важнейших событиях дня.
Новости партнеров

Новости





Наверх