Нобелевская премия по физике присуждена физикам из США.

Третьего октября с.г. присуждена Нобелевская премия "за решающий вклад в открытие гравитационных волн, совершённое коллаборацией LIGO" физикам из США Райнеру Вайссу (Rainer Weiss), Бэрри Бэришу (Barry Barish) и Кипу Торну (Kip Thorne).

Экспериментальное подтверждение существования гравитационных волн дает учёным еще большую уверенность в справедливости ОТО А. Эйнштейна, и новый информационный канал для изучения вселенной. Всемирное тяготение управляет сложным танцем звёзд, планет и гигантских скоплений галактик на необозримых просторах космоса. Все остальные силы или короткодействующие (работают только на расстояниях вроде размера атомного ядра), или компенсируют сами себя, уравновешивая притяжение отталкиванием (таковы электромагнитные силы, поскольку положительных зарядов в веществе столько же, сколько отрицательных). А гравитация – это всегда притяжение. Очень слабое для отдельных крупиц вещества, оно суммируется, когда они собираются в большие скопления, и в буквальном смысле управляет Вселенной. Девиз гравитирующих частиц: "Вместе мы сила!".

Альберт Эйнштейн построил свою теорию тяготения ещё в начале XX века, но она согласуется со всеми экспериментами, проведёнными и на сегодняшний день. У великого физика были причины этим заняться: как минимум та, что Меркурий обращается вокруг Солнца не совсем так, как ему предписывает великое открытие Ньютона. Эту разницу нельзя игнорировать в такой точной науке, как небесная механика.

Теория Эйнштейна, которую он назвал Общей теорией относительности (ОТО), до сих пор поражает воображение. Мы видим, что планета движется по эллипсу, а брошенный под углом камень – по параболе. ОТО говорит, что на самом деле они движутся "по прямой" (по кратчайшему пути) в пространстве-времени, искривлённом присутствием массивного тела. Вот это искривление мы и называем тяготением.

Одно из замечательных предсказаний теории Эйнштейна – гравитационные волны. Их испускает любое тело, которое движется с переменным ускорением. А ускорение меняется как минимум в двух точках пути: когда тело приходит в движение и когда останавливается.

Много десятилетий почти никто не верил, что когда-нибудь удастся соорудить инструмент, измеряющий такие величины. Но Кип Торн, Райнер Вайсс и Рональд Древер ещё в 1970-х годах верили, вели расчёты, строили прототипы, добивались финансирования. Древер в конце концов оказался в стороне от проекта LIGO, а Торн и Вайсс довели его до завершения.

Детектор LIGO представляет собой две экспериментальные установки, разнесённые более чем на три тысячи километров. Одна из них расположена в штате Луизиана, другая – в штате Вашингтон. Так сделано для того, чтобы отличить гравитационные волны от той доли посторонних шумов, которую всё-таки не удалось исключить разработчикам. Шумы и помехи у каждого прибора свои, а полезный сигнал в обеих точках будет одинаковым. Кроме того, разница во времени между приходом волны в две эти точки, хоть она и составляет миллисекунды, позволяет хотя бы приблизительно очертить область неба, из которой пришли волны тяготения. Принцип, который положен в основу детектора LIGO, давно известен – это интерференция. В глубоком вакууме между зеркалами путешествует лазерный луч. Когда приходит гравитационная волна, расстояние между зеркалами, в среднем равное 4 километрам, начинает периодически меняться. От этого световые волны теряют синхронность, и их суммарная интенсивность в точке приёма меняется. Использовать этот принцип для поиска гравитационных волн предложили ещё советские учёные Михаил Герценштейн и Владислав Пустовойт в 1960-х годах. Но велики ли эти колебания? Не слишком. Их амплитуда примерно в тысячу раз меньше радиуса протона. 

Чтобы полезный сигнал не потонул в океане шумов, погрешностей и паразитных эффектов, требовалось не только изолировать детектор от любых посторонних вибраций, включая шаги проходящего мимо человека. Нужно было учесть многое другое, вплоть до теплового движения молекул в зеркалах. Решающий вклад в создание этих уникальных технологий принадлежит Вайссу.

Но и при таких невероятных характеристиках инструмента полезные данные трудно было выделить из шума. Для этого требовалась сложная математическая обработка, основанная на тонком знании свойств гравитационных волн. И в том, что такие алгоритмы были разработаны, заслуга Кипа Торна. Широкой публике он известен как научный консультант фильма "Интерстеллар" и автор книги"Интерстеллар: наука за кадром", но важнее всё-таки то, что он является выдающимся физиком-теоретиком.

В 1994 году, когда Бэриш стал руководителем проекта LIGO, он превратил небольшую исследовательскую группу, насчитывающую около 40 человек, в огромную международную коллаборацию с более чем тысячей участников. Он искал по всему миру исследователей, в которых нуждался проект, и привлекал их к работе. В том, что детектор наконец принёс открытия, есть заслуга каждого из них. Но Бэриш – тот, кто собрал их вместе и сделал эти открытия возможными.

Полный текст статьи: https://www.vesti.ru/doc.html?id=2939230#

Видео к новости: https://youtu.be/rm2ms6oAFcs