Говерт Шиллинг - Складки на ткани пространства-времени [Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии] [litres]

Кип Торн занялся прогнозированием ожидаемого количества регистраций лазерными интерферометрами разной чувствительности. Насколько часто они должны будут что-то «чувствовать»? Самыми многообещающими источниками возмущений пространственно-временного континуума были бы катастрофические слияния нейтронных звезд или ЧД. В Аресибо Рассел Халс только что открыл первую двойную систему пульсаров. Пройдет еще немного времени, и Джо Тейлор и Джоэл Вайсберг подтвердят, что система теряет энергию в форме гравитационных волн. На данный момент волны из этого источника слишком слабы, чтобы их можно было зарегистрировать на Земле, но со временем они будут усиливаться, а когда две нейтронные звезды столкнутся и сольются, то, согласно предсказанию ОТО, произойдет мощный выброс волн Эйнштейна. При слиянии ЧД прогнозируются волны еще большей амплитуды.

Столкновения нейтронных звезд и ЧД – чрезвычайно редкие явления во Вселенной. Если бы такая катастрофа разразилась в нашей Галактике, даже простая антенна Вебера зарегистрировала бы сигнал возникшей при этом гравитационной волны. К сожалению, это происходит недостаточно часто – до ближайшего события может быть много тысяч лет. Однако чувствительный интерферометр мог бы зарегистрировать выброс волн Эйнштейна при слияниях в других галактиках, удаленных на десятки миллионов световых лет. Если построить достаточно чуткий детектор, можно наблюдать несколько событий в год.

Торн хотел убедить Калифорнийский институт профинансировать реальные эксперименты – не просто теоретические разработки, а прикладные исследования, предполагающие создание прототипа и обретение опыта. Он надеялся преуспеть там, где Джо Вебер потерпел неудачу. Бесспорно, наука именно в этом и заключается – в поиске новых возможностей и преодолении колоссальных трудностей. Впрочем, по мнению вдовы Вебера Вирджинии Тримбл, определенную роль могла сыграть и личная неприязнь. «В конце 1960-х гг. у нас с Кипом были отношения, – рассказала Вирджиния. – Когда Джо женился на мне в 1972 г., Кипу могло показаться, что он похитил его бывшую девушку».

Как бы то ни было, группа Калифорнийского технологического института начала работать. Торн был бы рад пригласить в Пасадену своего советского друга Владимира Брагинского, который был хорошим экспериментатором, и Торн работал с ним с 1968 г. Но мечта оказалась несбыточной в политических реалиях холодной войны, поэтому Торн воспользовался рекомендациями Брагинского и Вайсса и обратился к Рону Древеру из Университета Глазго. Располагая небольшими деньгами и будучи хорошим изобретателем, Древер тоже строил антенны-детекторы, а также экспериментировал с лазерной интерферометрией, работая над собственным прототипом прибора. Один из самых креативных людей в своей сфере деятельности, он фонтанировал остроумными идеями. Начиная с 1979 г. Древер делил свое время между Глазго и Пасаденой. В 1984-м он стал преподавателем Калифорнийского технологического института.

Таким образом, в начале 1980-х гг. в центре внимания гравитационно-волновой физики находилась лазерная интерферометрия. В Глазго строился инструмент с длиной плеч 10 м. Лучше было бы сделать их длиннее, но оборудование должно было уместиться в физической лаборатории университета. В Мюнхене Хайнц Биллинг с коллегами сделали чувствительный 30-метровый прототип. Его размер предопределили размеры сада Института астрофизики им. Макса Планка. В северо-восточном углу кампуса Калтеха в здании складского типа разместился 40-метровый прототип интерферометра, ставший любимым детищем Рона Древера. Опять-таки размеры детектора были ограничены доступным пространством.

Тем временем в Кембридже Рэй Вайсс с командой студентов-дипломников и постдокторантов вынуждены были довольствоваться настольным инструментом. Длина его плеч едва достигала 1,5 м – максимум, что позволял скромный грант от NSF. Если Калифорнийский технологический институт инвестировал в начинание около $3 млн, то администрация MIT не проявляла никакого интереса к новой технологии, вспоминает Вайсс. «Они считали, что лазерные интерферометры никогда не смогут зарегистрировать гравитационные волны. Какие-то официальные лица высокого уровня с сомнением относились даже к ОТО и к существованию нейтронных звезд и ЧД. Ситуация значительно изменилась в течение 1990-х гг., но в те времена атмосфера была не особенно интеллектуальной».

Все это не помешало Вайссу рассчитать затраты на масштабный проект 10-километровой гравитационно-волновой антенной системы с длинной базой. Вайсс составил заявку вместе со своими коллегами из MIT Питером Солсоном и Полом Линси, а также Стэном Уиткомбом из Калтеха. Заявка, получившая название «Синяя книга», была призвана убедить Национальный научный фонд профинансировать крупный исследовательский проект [48] Paul Linsay, Peter Saulson, Rainer Weiss, and Stan Whitcomb, A Study of a Long Baseline Gravitational Wave Antenna System (П. Линси и др. Исследование длинной наземной антенной системы для регистрации гравитационных волн – «Синяя книга» по LIGO) [NSF: 1983] ( http://dcc.ligo.org/public/0028/T830001/000/NSF_bluebook_1983.pdf ). .