Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег РИА Наука
РИА Наука

Гравитационные волны: за что вручили Нобелевку по физике

© AFP 2020 / Jonathan NackstrandОбъявление Нобелевских лауреатов по физике в Стокгольме
Объявление Нобелевских лауреатов по физике в Стокгольме

МОСКВА, 3 окт — РИА Новости, Ольга Коленцова. Нобелевская премия по физике в 2017 году вручена Кипу Торну, Райнеру Вайссу и Барри Баришу за открытие гравитационных волн. Без преувеличения, это новый этап в науке и огромный шаг в познании Вселенной.

Объявление Нобелевских лауреатов по физике в Стокгольме
Объявлены лауреаты Нобелевской премии по физикеПрестижную награду получили американские ученые Кип Торн, Райнер Вайсс и Барри Бэрриш за открытие гравитационных волн с помощью обсерватории LIGO.
Физика давно знает о существовании механических и электромагнитных волн. Они характеризуются тем, что переноса вещества в направлении распространения волны не происходит. Частицы лишь совершают колебания около положения равновесия. Однако волны переносят энергию колебаний от одной точки среды к другой. В случае механических волн частицами могут быть атомы или молекулы среды, электромагнитные волны возбуждаются ускоренно движущимися зарядами.

Но пришло время признания нового вида волн — гравитационных! Их существование  впервые было предсказано в 1916 году Альбертом Эйнштейном на основании общей теории относительности. А 11 февраля 2016 года участники проекта LIGO, главными действующими лицами которого являются Кип Торн, Райнер Вайсс и Барри Бариш, объявили, что существование гравитационных волн доказано.

© REUTERS / Gary CameronАмериканский физик Кип Торн, 2016 год
Американский физик Кип Торн, 2016 год

 

Чтобы представить себе гравитационные волны, проведем аналогию с привычными вещами: если бросить в воду камень, пойдут "круги". Вообразим на месте воды пространство-время нашей Вселенной, а черная дыра заменит камень. Эти волны представляют собой рябь пространства, распространяющуюся во времени со скоростью света.

© S. Ossokine/A. Buonanno/T. Dietrich (MPI for Gravitational Physics)/R. Haas (NCSA)/SXS project // РИА Новости / Алина ПолянинаМодель столкновения черных дыр, подготовленная учеными
Модель столкновения черных дыр, подготовленная учеными

 

Почти любое событие, сопровождающееся ускоренным передвижением массы, порождает гравитационные волны. При их прохождении между телами, находящимися, например, в состоянии свободного падения, расстояние между ними изменяется. Оно и является мерой амплитуды волны. Их обнаружение затянулось на десятки лет из-за технологических сложностей. Дело в том, что гравитация — очень слабое взаимодействие, амплитуда ее волн чрезвычайно мала. Поэтому для изучения нужно было "поймать" сигнал от массивных объектов. Таковыми являются пульсары, черные дыры, сверхновые. Проблема в том, что их взаимодействие в нашей Галактике — явление довольно редкое, происходит не чаще раза в десять-тридцать лет. А сигнал, идущий издалека, значительно затухает при преодолении огромных расстояний. Поэтому строительство проекта для поиска гравитационных волн заняло немало времени.

© REUTERS / Noah Berger/File PhotoАмериканский физик Райнер Вайсс. 2016 год
Американский физик Райнер Вайсс. 2016 год

Как же были окончательно обнаружены неуловимые и загадочные волны? В лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO был построен детектор размером четыре километра. Он представляет собой четыре больших зеркала (каждое 34 сантиметра в диаметре), которые закреплены на концах двух перпендикулярных труб, — их называют плечами детектора. Чтобы избавить зеркала от вибраций, они помещались на несколько подвесов. Система находится в глубоком вакууме, чтобы свет не мог рассеяться на случайных частицах. При прохождении гравитационной волны зеркала начинают колебаться. Свет отражается от них, потом собирается на разделителе. Фаза света изменяется при воздействии гравитационной волны, что и регистрирует интерферометр.

© AFP 2020 / Claudio GiovanniУстановка для обнаружения гравитационных волн в обсерватории LIGO
Установка для обнаружения гравитационных волн в обсерватории LIGO

 

Слияние двух массивных черных дыр вызвало гравитационную волну, в буквальном смысле раскатившуюся по Вселенной. Она была зарегистрирована 14 сентября 2015 года в 9:50:45 двумя детекторами LIGO с разницей в несколько миллисекунд. Их масса была в 29 и 36 раз больше солнечной, а находился источник на расстоянии 1,36 миллиардов световых лет от Земли. Амплитуда колебаний, достигнув детекторов, составила 10-21. И лишь через четыре месяца коллаборация LIGO провела пресс-конференцию, где подтвердила открытие гравитационных волн. Все это время потребовалось на анализ и подтверждение достоверности результатов.

© Фото : public domain Американский физик Барри Бэриш
Американский физик Барри Бэриш


На данный момент зарегистрировано четыре всплеска гравитационных волн. Введен в эксплуатацию третий детектор, VIRGO. Он позволяет намного точнее определять направление, откуда пришла волна.

Доказательство существования нового типа волн показало правильность геометрического подхода к гравитации, на котором основана общая теория относительности. Возможно, именно благодаря гравитационным волнам мы получим ответы на самые сложные вопросы о Вселенной.

Рекомендуем
Президент Польши Анджей Дуда в своем предвыборном штабе в день выборов президента Польши в Варшаве
Новый раздел Польши. На этот раз Россия в нем не участвует
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала