понедельник, 16 апреля 2012 г.

Как зарегистрировать гравитационные волны?

Как зарегистрировать гравитационные волны?Альберт Эйнштейн считал, что гравитационные волны существуют, но полагал, что их никогда не удастся зарегистрировать. Англо-германская группа, работающая по проекту GEO600, намерена доказать первое утверждение и опровергнуть второе.

В окрестностях Зарштедта, что близ Ганновера (ФРГ), расположено нечто, что вы никогда не назвали бы гравитационным телескопом. Гравитационные волны поверяются здесь изменением расстояния между двумя пробными массами с помощью лазерного интерферометра Майкельсона. В двух перпендикулярных друг другу вакуумных камерах длиной в 600 м (см. числительное в названии проекта) устанавливаются зеркала. Лазерный луч интерферометра разделяется, идёт по обеим камерам, отражается от зеркал, возвращается обратно и вновь соединяется. В «спокойном» состоянии длины подобраны так, что эти два луча после воссоединения в полупрозрачном зеркале гасят друг друга и на фотодетектор «на выходе» из интерферометра свет не попадает. Однако если любое из зеркал интерферометра сместится на микроскопическое расстояние, взаимное гашение двух лазерных лучей станет неполным и фотодетектор «увидит свет». Причём для этого достаточно, чтобы смешение достигло амплитуды, на порядки меньшей длины световой волны; речь идёт о сдвиге буквально в тысячные доли размера атомного ядра. Естественно, морские волны в сотне километров от GEO600 и прочие колебания создают фон, но он ритмичен, а потому его можно отделить от ожидаемых гравитационных волн.

Ну а выглядит всё это просто как два приземистых ангарчика из нержавеющей стали, вытянувшиеся на 600 м вдоль асфальтированной дороги, по которой почему-то никто не ездит. И правильно: экранирование сторонних колебаний в этом гравитационном телескопе — одна из самых серьёзных проблем.

Конструкция гравитационного телескопа основана на том, что гравитационная волна искажает метрику в пространстве-времени, через которое проходит. Эта «рябь» пространства-времени в прямом смысле способна изменить расстояние между объектами или замедлить течение времени в районе своего прохождения. К счастью для нас, обычно она очень слаба, а вот астрономов и физиков это не радует.

Хотя проект работает не первый год, а гравитационные волны пока «поймать» не удалось, учёные не унывают. Недавно они провели новую калибровку лазера в интерферометре, полагая, что теперь-то точно добьются своего. В чём причина такого упорства, насколько основателен оптимизм исследователей?

Прямая регистрации гравитационных волн, вероятно, не менее значима, чем первая регистрация нейтрино. Гравитационные телескопы могут открыть принципиально новое окно во Вселенную, а также окно в её историю. Самые мощные гравитационные волны возникают при движении значительного количества материи с ускорением. Для возникновения волны существенной амплитуды необходимы чрезвычайно большая масса излучающего тела и (или) огромные ускорения, при этом амплитуда гравитационной волны прямо пропорциональна ускорению и массе движущегося тела. Поэтому, согласно теории, самые-самые гравитационные волны должны излучать две чёрные дыры при столкновении и слиянии, две сближающиеся и сталкивающиеся нейтронные звезды, а также энергично сталкивающиеся галактики. Ясно, что астрономы чрезвычайно заинтересованы в регистрации таких экзотических явлений, которые к тому же часто почти невозможно обнаружить никакими другими средствами.

По сегодняшним оценкам, самыми существенными и довольно частыми источниками гравитационных волн являются катастрофы, связанные с коллапсом двойных систем в ближайших галактиках. Наблюдение гравитационных волн от таких двойных систем позволит определить абсолютные расстояния до них с ранее недоступной точностью. Это значит, что радикально точнее станут и наши оценки постоянной Хаббла; возможность её корректировки посредством гравитационных телескопов могла бы сыграть огромную роль в нашем понимании сегодняшней Вселенной. Достаточно сказать, что из постоянной Хаббла — скорости расширения Вселенной — напрямую выводится, к примеру, время, прошедшее с момента Большого взрыва.

Недавняя замена части оборудования интерферометра полностью удалила «тепловой шум». Другим важным нововведением стало усиление чирпированных импульсов. «Мы довели до передела совершенства каждую из подсистем, и это должно существенно изменить общую чувствительность GEO600. Мы должны зарегистрировать гравитационные волны [здесь] или на американской установке, снабжённой нашими новыми устройствами, примерно к 2015 году», — полагает профессор Джим Хаф, возглавляющий британскую часть проекта. Впрочем, заявление основано не столько на уверенности учёного, сколько на статистике: считается, что гравитационные волны большой силы проходят через нашу планету раз в десятилетие. Так что досрочный взрыв сверхновой или столкновение нейтронных звёзд могут значительно ускорить процесс.

Подготовлено по материалам The Guardian.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Космос":

В Каракоруме обнаружены растущие ледники
Большинство ледников тают довольно быстро, но на краю Тибетского нагорья обнаружено несколько «белых ворон», которые за последние годы, напротив, подросли. Неплохая затравка для долгосрочного международного исследования 25 тибетских ледников (да, слабая выборка из 46 тыс. ледников, снабжающих водой около 1,4 млрд обитателей центральной и южной Азии, но даже это большой шаг вперёд). На основе п...
  (читать дальше)

Маркус Перссон работает над игрой 0x10c
Следующей работой независимой шведской студии Mojang, которую возглавляет Маркус Перссон (Markus Persson), станет космическая игра 0x10c. Недавно Маркус пообещал выпустить некую «виртуальную космическую песочницу». Ею и станет игра 0x10c, разрабатываемая для ПК. Дата релиза пока не называется. События развернутся в мире с альтернативной историей. Человечество изобрело камеры глубокого сна, кот...
  (читать дальше)

«Хаббл» сфотографировал спиральную галактику в созвездии Гидра
На этом снимке, полученном космическим телескопом «Хаббл», изображена NGC 4980 — спиральная галактика в южном созвездии Гидра. Она выглядит немного деформированной, что зачастую указывает на недавнее приливное взаимодействие с другой галактикой. Впрочем, в данном случае это, скорее всего, не так, ибо поблизости нет ни одной галактики. Фотография сделана по программе исследований балджей — ярких ...
  (читать дальше)

На Марсе «обнаружен» монолит инопланетян
Любители покопаться в фотографиях НАСА разглядели на поверхности Марса загадочный объект, который выглядел как идеальный прямоугольный параллелепипед и имел поразительное сходство с монолитами из фильма «2001 год: Космическая одиссея». Снимок был сделан камерой HiRISE космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. По словам Джонатона Хилла из Университета штата Аризона (США), через руки кото...
  (читать дальше)

Инфракрасный телескоп WISE неожиданно собрал данные по 200 источникам релятивистских струй
Новый метод обнаружения релятивистских струй, разработанный американскими астрономами, позволит использовать инфракрасные телескопы, такие как WISE, для поиска блазаров (лацертид) и их необычных проявлений. Уже сейчас с его помощью выявлено почти 200 источников релятивистских струй, около 1 000 — на очереди. Блазары, мощные источники электромагнитного излучения в ядрах некоторых эллиптических га...
  (читать дальше)

За миллиард лет до конца света
Когда водород в недрах Солнца кончится, его термоядерный цикл дойдёт до фазы «гелий — гелий», в результате которой будет образовываться углерод. А ещё раньше светило станет красным гигантом, раз в 250 большей звездой, чем сегодня. Температура такой термоядерной реакции значительно выше, чем «водород — водород», идущей нынче в ядре Солнца. Поэтому его внешние слои расширятся и... ...А вот то, что...
  (читать дальше)

Неужели жизнь на Марсе обнаружили ещё «Викинги»?
Новый анализ данных, полученных 36 лет назад, показал, что в действительности НАСА уже удавалось обнаружить жизнь на Марсе. К тому же НАСА нет необходимости снова лететь на Красную планету, чтобы подтвердить свои притязания, подчёркивает нейрофармаколог и биолог Джозеф Миллер из Университета Южной Калифорнии (США). «Окончательным доказательством станет видеозапись марсианских бактерий. Осталось ...
  (читать дальше)

Где растут самые высокие леса?
Летом 2010 года Майкл Лефски из Университета штата Колорадо (США) опубликовал в каком-то смысле пионерскую карту с указанием высоты лесов планеты. Учёный сразу дал понять, что это лишь первый проект и в недалёком будущем его ждут уточнения. Действительно, вторая карта появилась на страницах журнала Geophysical Research через год с небольшим. Её составила группа Марка Симарда из Лаборатории реакт...
  (читать дальше)

Потерян контакт со спутником Envisat
Чиновники Европейского космического агентства (ЕКА) объявили о потере контакта с Envisat — своим главным земным зондом. Спутник, запущенный в 2002 году, был назван самым сложным аппаратом для экологического мониторинга с орбиты. На его борту находились десять инструментов, обеспечивавших специалистов потоком ценной информации по всем вопросам касательно окружающей среды от озона, облаков и выбро...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)