Крис Импи - Чудовища доктора Эйнштейна [litres]

Торн не читал техническую статью Вайсса, посвященную концепции интерферометра. Позднее он скажет: «Если бы я ее прочел, то, разумеется, не понял бы». На самом деле его авторитетный учебник «Гравитация» включает упражнение, призванное продемонстрировать невозможность регистрации гравитационных волн с помощью лазеров. «Я быстро изменил свое мнение», – признал Торн [344]. Он вернулся в Калтех, горя желанием построить интерферометр. Однако для начала нужно было привлечь к проекту физика-экспериментатора. Вайсс предложил Рона Древера из Университета Глазго. Древер поставил важнейшие эксперименты по гладкости пространства и массе нейтрино, соорудил и использовал антенну Вебера и сделал интерферометр с 10-метровыми плечами – в шесть раз больше скромного инструмента Вайсса в МТИ. Торн устроил Древера на полставки в штат Калтеха, и к 1983 г. он построил там интерферометр с 40-метровыми плечами, воспользовавшись оригинальными методами повышения мощности лазера и улучшив изоляцию от сейсмического шума.

Постепенно финансирование выросло, обострилась и конкуренция. В 1975 г. Вайсс получил маленький грант Национального научного фонда (ННФ) для начала работы над интерферометром. В 1979 г. группа ученых Калтеха во главе с Торном и Древером получила серьезный грант, а группа Вайсса из МТИ – сумму поскромнее. Калтех и МТИ – яростные соперники в науке [345]; и группа из Калтеха со своим 40-метровым интерферометром, разумеется, возглавила гонку. Обе группы мечтали о полноразмерном интерферометре километровых масштабов, но именно Вайсс поймал удачу за хвост, посетив Национальный научный фонд и предложив идею постройки интерферометра на двух площадках с ценником $100 млн. Проведенное в результате проектное исследование получило название «Синяя книга» – фактически это библия охотников за волнами пространственно-временного континуума [346].

И Вайсс, и Древер были очень склонны к соперничеству. Торну пришлось принять на себя роль посредника и миротворца. Поскольку ННФ заявил, что не будет поддерживать две отдельные группы, им пришлось пойти на вынужденный союз. Дело шло ни шатко ни валко. Постоянные задержки из-за технических проблем вынудили ННФ отменить финансирование [347]. К середине 1990-х гг. проект LIGO возродился, на сей раз во главе с физиком высоких энергий из Калтеха Барри Бэришем. Наука изобилует проектами, в которых одаренные ученые потерпели провал из-за отсутствия навыков общения и управления, но Бэриш оказался умелым руководителем.

Сначала было запланировано строительство двух одинаковых интерферометров с четырехкилометровыми плечами на разных концах США, в геологически спокойных местах. Одно – возле заглушенного ядерного реактора в кустарниковой полупустыне под Хэнфордом в штате Вашингтон, второе – в заболоченной местности возле города Батон-Руж в Луизиане. Целью первого этапа проекта, iLIGO (initial LIGO), было развитие технологии: обнаружение объектов представлялось крайне маловероятным. На второй стадии продвинутая обсерватория aLIGO (advanced LIGO) должна была стать достаточно чувствительной, чтобы зарегистрировать предсказанные теорией гравитационные волны (илл. 58). Бэриш хотел создать оборудование и инфраструктуру, все главные компоненты которых – вакуумные системы, оптика, детекторы и системы подвеса – можно было бы постоянно совершенствовать.

Чтобы сделать aLIGO намного более чувствительной, потребовалось усовершенствовать почти все составляющие эксперимента. Лазер сделали мощнее, чтобы устранить главный источник высокочастотного шума. Пробные массы на каждом конце каждого плеча стали более тяжелыми; груз представляет собой 40-килограммовый цилиндр из кремния с прикрепленным к нему зеркалом, спроектированный так, чтобы регистрировать крохотные изменения длины плеча. В качестве подвеса был использован четырехступенчатый маятник, изоляция и устранение помех на порядок улучшены. У LIGO – крупнейшая и лучшая в истории вакуумная система, включающая 48 км сварных соединений без утечек. Трубы такие длинные, что на метр поднимаются над поверхностью с каждой стороны – ввиду искривления поверхности Земли под ними. Чтобы компенсировать изгиб и обеспечить ровную укладку и нивелировку труб, бетон заливали и выравнивали с беспрецедентной точностью. Плотность вакуума составляет одну триллионную плотности воздуха на уровне моря. Датчики настолько чувствительны, что слышат срабатывание тормозов грузовика на расстоянии 4,8 км – и гром на расстоянии 80 км. Более того, в своих зеркалах они видят движение отдельных атомов.