Наглядная гравитация

119 лет назад Альберт Майкельсон и Эдвард Морли поставили эксперимент, от которого принято отсчитывать историю теории относительности. Эксперимент закончился неудачей - авторы констатировали, что движение "мирового эфира", где распространяется свет, заметить нельзя. То, что эфира не существует вообще, доказал Эйнштейн. Позже он опубликовал статью про "искривленное" пространство-время, сделавшую возможными разговоры о квазарах, пульсарах и черных дырах - и, строго говоря, всю современную астрофизику в целом. Проект, ставящий целью перепроверить выводы Эйнштейна, стартовал в Германии в июне 2006 года. Так получилось, что выбранный для этого прибор - 600-метровый интерферометр Майкельсона GEO600 - повторяет схему устройства, позволившего усомниться в эфире в 1887 году.

Гравитационные волны, которые начал искать ганноверский интерферометр, остаются одним из самых необычных (и неподтвержденных до сих пор) следствий эйнштейновской теории. Их описывают как "складки" в пространстве-времени, которые - как и волны электромагнитного поля - можно заметить сколь угодно далеко от источника. Аналогию стоит продолжить: электромагнитное излучение порождают заряды, движущиеся неравномерно, гравитационное - ускоренные массивные тела. Разница - в масштабах явления. Чтобы на фотопленке осталась различимая темная точка, достаточно одного фотона. А чтобы земные приборы зарегистрировали гравитационную волну, необходимо событие космических масштабов - такое, например, как столкновение пары черных дыр. Но и в этом случае эффект намного слабее: речь идет о растяжениях и сжатиях пространства порядка одной секстиллионной - цифры с двадцатью нулями после запятой. Будучи помноженным на длину GEO600, такой коэффициент дает величину, в тысячи раз меньшую размеров атомного ядра.

GEO600,
GEO600, фото с сайта geo600.uni-hannover.de
Чувствительность интерферометра, как заявляют его создатели, в несколько раз выше. Миллиардные доли нанометра измеряют лазерным лучом. Полупрозрачное зеркало расщепляет его надвое и направляет пару лучей вдоль туннелей, перпендикулярных друг другу, а зеркала в конце туннелей заставляют лучи снова сойтись в одной точке. Разницу в расстояниях, пройденных светом, можно узнать по интерференционной картине - особой последовательности темных и светлых полос. У ученых будут основания считать, что прибор зарегистрировал гравитационную волну, если эта разница внезапно изменится - но только особым образом.

Путь луча охраняют со всеми предосторожностями. Детали оптической системы подвешены на "нерастяжимых" нитях из плавленой двуокиси кремния. Во избежание тряски нити связаны с системой противовесов. Чтобы лучи не встретили помех на пути, в обоих туннелях поддерживают давление в одну стомиллионную атмосферы (благодаря чему, кстати, прибор оказался на втором месте в списках самых больших вакуумных камер мира). Тем не менее, на записи накладывается неизбежный шум - например, из-за подземных толчков и даже теплового движения атомов.

Именно поэтому данные требуют расшифровки - громоздкой вычислительной процедуры. Ее, как и во многих других случаях, поручили добровольцам, согласным потратить "невостребованное" компьютерное время на решение чужих физических, биологических или астрономических задач. Распределенный расчет, запущенный в 2005 году, назвали Einstein@Home - по аналогии с самым популярным проектом такого рода, SETI@Home, цель которого - обнаружить сигналы инопланетных цивилизаций в многогигабайтных архивах 305-метрового радиотелескопа. Что любопытно, инопланетян и гравитационные волны ищут с помощью одной и той же программы.

Несмотря на заманчивость перспективы помочь Эйнштейну, шансов поймать свою волну у вычислителей-добровольцев до сих пор не было. Хотя GEO600 впервые запустили еще в 2002 году, все это время точность оставляла желать лучшего, а единственным содержанием отчетов был тезис, что в непосредственной близости от Земли подходящие источники возмущения найти нельзя.

Космический
Космический интерферометр LISA, рисунок с сайта NASA
Под "источниками" астрономы подразумевают довольно скромный список объектов-кандидатов. Во-первых, это пары черных дыр или нейтронных звезд, которые обращаются вокруг общего центра тяжести. Теряя энергию в виде волн, объекты должны постепенно сближаться и в конце концов слиться - такое развитие событий предсказывают численные модели. Систему, которая ведет себя подобным образом - пульсар PSR 1913+16 с невидимым спутником, открыли в 1974 году Хульс и Тейлор, будущие лауреаты Нобелевской премии. Ученым удалось доказать, что расстояние от каждого тела до центра масс со временем убывает. Коллеги-астрофизики (а позже и нобелевский комитет) сочли это первым, хотя и косвенным, доказательством эйнштейновской правоты.



Кроме двойных систем, надежды возлагают и на одиночные пульсары - нейтронные звезды, делающие сотни оборотов вокруг собственной оси в секунду и излучающие радиоволны. Для скорости вращения пульсаров существует два предела - с учетом гравитационных волн и без. На втором - три-четыре тысячи оборотов в секунду (или, в привычных единицах, герц) - звезду разрывает на части. Первый - около 760 герц - существует потому, что излучаемые пульсаром волны уносят энергию и заставляют его замедляться. Самый быстрый из известных пульсаров совершает за секунду 716 оборотов - и нет причин полагать, что эта величина будет вскоре превышена. А значит, волны все-таки существуют. Что, впрочем, не делает более ясным, когда их удастся найти.

Интерферометр заведомо не придется сдавать в утиль, как только открытие будет сделано. Напротив, ученые рассчитывают, что с этого момента ему будут уделять не меньше внимания, чем космическим обсерваториям. Революцию в астрофизике связывают с появлением радиотелескопов, а вслед за ними - инфракрасных и рентгеновских инструментов в середине двадцатого века. "Гравископы", в которые автоматически превратятся интерферометры, чувствительные к гравитации, окажутся способны видеть большую часть Вселенной, телескопам в принципе недоступную. Речь идет о "темной материи", которая не излучает ни в одном спектральном диапазоне и проявляет себя единственным образом - притягивая другие тела. Ни о ее структуре, ни даже о распределении в пространстве практически ничего не известно.

GEO600 - не единственный прибор, который окажется в распоряжении сторонников "гравитационной астрономии". В Японии действует 300-метровый интерферометр TAMA-300, в США - 4-километровый LIGO (данные которого одновременно с данными GEO600 расшифровываются на пользовательских компьютерах). Несмотря на размеры, все эти приборы пока уступают GEO-600 в точности. А самый точный прибор - интерферометр LISA - намерены использовать вне Земли. После того, как его выведут на орбиту, он станет самым большим из всех искусственных приборов вообще: зеркала интерферометра будут разделены расстоянием в 5 миллионов километров. Запуск, однако, намечен только на 2015 год.

Но для начала волны все-таки стоит зарегистрировать. Ставки на то, что это случится до 2010 года, несколько лет назад стала принимать крупная букмекерская контора Landbrokes. С коэффициентом пятьсот к одному - примерно такова вероятность девять раз подбросить игральную кость и девять раз увидеть четную грань.

Впрочем, как говорил сам Эйнштейн, бог не играет в кости.
Борислав Козловский

30.06.2006

 Источник: lenta.ru

Комментарии отражают мнения их авторов, и не обязательно точку зрения интернет - портала esoreiter.ru. Просим посетителей портала воздержаться от оскорблений, ругани и вульгарных выражений.

Интернет - портал esoreiter.ru оставляет за собой право удалять комментарии без предварительного уведомления и/или предыдущих объяснений.

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ НОВОСТИ В ДАННОМ РАЗДЕЛЕ

Еще одно научное доказательство, что растения обладают сознанием
Еще одно научное доказательство, что растения обладают сознанием
Кажется, учеными уже достаточно собрано доказательств тому, что растения обладают сознанием, конечно, не таким логическим мышлением, к которому привыкли мы с вами (оно не присуще даже наиболее умным животным), и, тем не менее, представители флоры также осознают себя, умеют общаться, засыпать и, как оказалось, даже впадать в анабиоз.
Загрузка...
Мировые лидеры в роли беженцев
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ




РЕКОМЕНДУЕМ

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ

НОВОСТИ СМИ

ФОТО ДНЯ

Любителям пива на заметку...

ГОРОСКОП НА СЕГОДНЯ

21.03 - 20.04
24.09 - 23.10
21.04 - 20.05
24.10 - 22.11
21.05 - 21.06
23.11 - 21.12
22.06 - 22.07
22.12 - 20.01
23.07 - 23.08
21.01 - 20.02
24.08 - 23.09
21.02 - 20.03
2003-2017 "Факты о невероятном" / "Эзорейтер"

Материалы данного сайта предназначены для лиц 16 лет и старше (16+)

Авторские права на материалы, размещенные на сайте, принадлежат авторам статей. Все права защищены и охраняются законом РФ. При использовании материалов с сайта ссылка на наш сайт обязательна. Если вы считаете, что публикация того или иного материала на нашем сайте нарушает законные права правообладателя, свяжитесь с нами.

Рейтинг@Mail.ru