Сенсация в мире физики: вроде бы обнаружены следы гравитационных волн. Если открытие подтвердится, то его авторы смогут рассчитывать на Нобелевскую премию.

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.

Расширяющаяся ранняя Вселенная, образованная Большим взрывом, породила первичные гравитационные волны, которые поляризовали особым образом реликтовое излучение.

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.


Так выглядит микроволновый фон Вселенной

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.

Поляризация фона, вызванная прохождением гравитационных волн

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".

Ученые докладывают об открытии следов гравитационных волн

Телескоп BICEP2 в Антарктиде

Суть ловли с помощью 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.

Фото: Harvard


15 000-dək krediti 15 dəqiqəyə əldə et!