Открытие гравитационных волн сулит удивительные перспективы

Существование гравитационных волн было предсказано еще Альбертом Эйнштейном в 1916 году в своей Общей Теории Относительности. Первые попытки зарегистрировать это физическое явление относятся к 30 летней давности. Но пока все они остались безуспешными. Гравитационные волны, которые возникают далеко во Вселенной в процессе столкновения черных дыр, взрыва сверхновой и других подобных явлений, сильно слабеют, преодолевая путь до Земли. Упрощенно гравитационную волну можно представить себе в виде морской ряби, если за море мы примем проекцию пространственно-временного измерения.

Регистрация гравитационных волн имеет огромное значение для науки и не только. Подтверждение предсказаний великого ученого откроет путь к объединению всех четырех взаимодействий, так как подтверждение существования гравитационных волн - единственное отсутствующее звено в этой теории. Открытие гравитационных волн даст в руки ученым еще один мощный инструмент в изучении окружающего мира. В настоящее время главным инструментом является электромагнитное излучение всевозможных частот (радиоизлучение, микроволновое, инфракрасное, видимый спектр, ультрафиолетовое, рентгеновские лучи, Гамма-излучение). Но некоторые объекты, такие как нейтронные звезды или сверхновые, остаются непроницаемыми для электромагнитного излучения. Возможность использовать гравитационное излучение, для которого даже черные дыры являются прозрачными, позволит получать информацию о том, что происходит внутри "темной" материи. Это также может дать ключ к разгадке процессов "захватывания" материи черными дырами. Одно из самых захватывающих возможных последствий этого открытия является возможность взглянуть на историю зарождения нашего мира около 13 миллиардов лет назад, когда знаменитый Big Bang положил начало времени, пространству и материи.

Ожидаемая окупаемость этих проектов настолько велика, что правительства разных стран не жалеют денег на новое поколение детекторов. В мире существует уже пять детекторов. Некоторые из них уже находятся в рабочем состоянии, а остальные будут готовы приступить к измерениям в ближайшие два года: два в США, один в Германии (при участии Великобритании), один в Италии (при участии Франции) и один в Японии.

В основном детекторы представляют собой L-образную конструкцию. Вакуумные трубки, длина которых варьирует от 4 км. в американском проекте "Ligo" до 600 метров в немецком "Geo", сходятся под прямым углом в центре буквы "L", где расположен лазерный интерферометр, который посылает по трубкам с определенной частотой пучки инфракрасного излучения. На конце каждой трубки расположен отражатель. При столкновении двух отраженных пучков в центре происходит интерференция, которая дает картинку сочетания темных и светлых полос. Прохождение гравитационной волны через детектор даст ничтожно малое изменение в расстоянии, которые проходят два пучка до столкновения, но этого изменения будет достаточно, чтобы изменилась интерференционная картинка. Сверхчувствительность детектора, которая необходима в этом эксперименте, влечет за собой следующий факт - для того чтобы удостоверится, что зарегистрированное событие действительно является гравитационной волной, а не побочным эффектом вызванным, например, сейсмической волной и т.п., необходимо зарегистрировать эффект одновременно как минимум четырьмя детекторами. Джим Хоуг из Университета Глазго, который занимается проблемой регистрации гравитационных волн на протяжении 30 лет, пессимистично смотрит на то, что настоящее поколение детекторов сможет добиться успеха. По его мнению, вероятность успеха примерно 50 на 50. Но вот усовершенствованное поколение наземных детекторов, создание которых намечено уже на 2005 год, по мнению ученого, уже будет иметь вероятность на успех около 80-90%. И все же основной интерес вызывают проекты создания лазерного космического антенного интерферометра (The Laser Interferometer Space Antenna, Lisa), который будет уже реальным будущем после 2010 года. Конструкция будет представлять собой правильный треугольник, в углах которого будут находиться три спутника, отстоящие друг от друга на расстоянии 5 км. Используя тот же принцип, что и в L-образных констукциях, спутники будут посылать друг другу лазерные пучки с определенной частотой и исследовать малейшее изменение в пройденном ими расстоянии.

Для того чтобы получить первые реальные результаты, потребуется как минимум 20 лет напряженной работы и миллиарды капиталовложений.

перейти к началу страницы