Нобелевская премия по физике за открытие гравитационных волн

БЕРЛИН. Как и ожидалось многими, Нобелевская премия по физике в 2017 году пошла к трем ученым, которые помогли обнаружить гравитационные волны, рябь в пространстве-времени, предсказанное Эйнштейном.

Премия в этом году — это открытие, которое потрясло мир

— сказал физик Торс Ханс Ханссон, объявив победителей из Стокгольма.

Половина из девяти миллионов шведских крон ($ 1,1 млн) награда будет направлена Райнер Вайс из Массачусетского технологического института. Другая половина будет идти вместе с Барри Баришем и Кипом Торном из Кальтех. Все трое были основателями гравитационно-волновой обсерватории лазерного интерферометра или LIGO, которая впервые выявила гравитационные волны в 2015 году.

14 сентября 2015 года два чрезвычайно чувствительных инструмента LIGO в штате Вашингтон и Луизиане одновременно наблюдали слабый сигнал гравитационной волны. Рябь в пространстве-времени происходила из пары двух массивных черных дыр, которые спирали друг в друга 1,3 миллиарда лет назад.

Что такое гравитационные волны

Гравитационные волны понятие, предсказанное теорией относительности Эйнштейна. Общая теория относительности утверждает, что масса искривляет пространство и время точно так же, как тяжелый шар для боулинга будет искажать батут. Однако экспериментальное доказательство таких событий ускользало от ученых на протяжении 100 лет.

Что такое гравитационные волны
Общая теория относительности утверждает, что масса искривляет пространство и время точно так же, как тяжелый шар для боулинга будет искажать батут.

Когда объект ускоряется, он создает рябь в пространстве-времени, как лодка вызывает рябь в пруду (а также аналогично ускоряющийся электрический заряд создает электромагнитную волну). Эти пространства-времени рябь гравитационных волн. Они чрезвычайно слабы, поэтому очень трудно обнаружить. Как сила волны зависит от массы объекта, наши лучшие надежды на обнаружение гравитационных волн происходит от обнаружения двух черных дыр или пульсаров.

Гравитационные волны были выведены из просмотра двух пульсаров, и заметив, они замедляются, из-за потери энергии на излучение гравитационных волн.

Гравитационные волны являются важными, рассказывая нам о ранней Вселенной. Космический микроволновый фон дает нам моментальный снимок Вселенной около 380 000 лет после начала Вселенной. Внимательно смотрим на космическом микроволновом фоне видны узоры, которые могут также быть измерены в больших масштабах структуру Вселенной (так галактики и скопления) сегодня. Эти закономерности в космическом микроволновом фоне были вызваны очень мелкие случайные возмущения от времени, когда Вселенная стремительно расширилась, известный как инфляция.

Инфляция также должна генерировать гравитационные волны. Эти волны влияют на поляризацию (путь волны осциллирует) в космическом микроволновом фоне. Измерения силы поляризации из-за гравитационных волн дает нам примерную цифру количества энергии во время инфляции и помогает определить, когда инфляция произошла.

Открытие гравитационных волн

Ученым понадобилось много времени, чтобы прийти к открытию, потому что гравитационные волны, даже если они происходят из сильных, мощных столкновений, чрезвычайно малы, когда они достигают Земли.

Во время события, обнаруженного в сентябре 2015 года, ученые считают, что примерно в три раза масса солнца превращалась в гравитационные волны менее чем за секунду.

Открытие гравитационных волн

L-образные детекторы LIGO имеют два плеча, длиной 2,48 мили (4 километра), с одинаковыми лазерными лучами внутри. Если гравитационная волна пройдет через Землю, лазер в одном плече детектора будет сжат, а другой будет расширяться. Но изменения крошечные — как крошечные, как одна тысячная диаметра нуклона, — сказал Уолтер Винклер, физик из Института гравитационной физики им. Макса Планка в Ганновере, Германия.

Сначала вы должны устранить все искажения, а затем увеличить чувствительность измерительной системы

— сказал Винклер, работавший над открытием гравитационных волн с 1970-х годов. Для этого потребовалось тысячи людей. Это действительно новая астрономия.

Фантастическое открытие

Нобелевский комитет признал, что фантастическое открытие гравитационных волн было огромным совместным усилием. В документе, объявившем об обнаружении в сентябре 2015 года, было более 1000 авторов. Но, согласно Нобелевским правилам, приз может быть разделен не более чем трем ученым.

«Без них открытие не произошло бы» — сказал председатель Нобелевского комитета по физике Нилс Мортенссон из трех победителей на пресс-конференции в Стокгольме.

Ученые здесь, в Немецком физическом обществе (DPG), приветствовали результаты.

Я действительно надеялся на это, потому что это фантастическое открытие — сказал DPG Рольф-Дитер Хейер. Он добавил, что открытие гравитационных волн открывает окно в невидимый мир, который принесет нам больше информации о будущем вселенной.

Выводы могут показаться эзотерическими. Трудно предсказать, когда и в какой области это исследование может иметь практическое применение. Отмечено, что потребовалось более 40 лет для открытия антиматерии, которая будет использоваться при позитронно-эмиссионной томографии или ПЭТ, которая просматривается в больницах сегодня.

Некоторые ожидали, что команда LIGO выиграет приз в прошлом году. Но Гуннар Ингельман, секретарь Нобелевского комитета и профессор субатомной физики Университета Упсалы в Швеции, сказал, что фантастическое открытие гравитационных волн в прошлом году не имело права на участие. Согласно правилам комитета, открытие должно быть опубликовано за год до того, как будут объявлены награды.

Команда LIGO сделала несколько дополнительных открытий. Только на прошлой неделе ученые LIGO объявили, что они обнаружили гравитационные волны в четвертый раз, 14 августа 2017 года. Волны были также обнаружены другим инструментом под названием VIRGO, недалеко от Пизы, Италия.

«В первые дни было неясно, были ли эти гравитационные волны реальными или нет, — сказал Ингельман журналистам. «Было огромным усилием достичь чувствительности к созданию детектора, который мог бы наблюдать такие крошечные искажения».

Первоначально опубликовано на Территории знаний

Оставьте комментарий

Please enter your comment!
Напишите имя здесь