Коллектив авторов - Происхождение Вселенной. Как с помощью теории относительности Эйнштейна можно проникнуть в прошлое, понять настоящее и предвидеть будущее Вселенной [litres]

«Студенты на моем курсе были увлечены идеей возможности существования гравитационных волн, – рассказывает Вайс. – До этого я плохо разбирался в этих самых волнах и, хоть убей, не мог понять, каким путем они могут заставить звучать цилиндр.

Я продолжал думать и пришел к выводу: есть только один путь объяснения того, как гравитационные волны взаимодействуют с материей. Представьте, что вы посылаете световой импульс между двумя массами. Затем вы делаете то же самое, но в присутствии гравитационной волны. И вдруг – о чудо! – вы видите, что время, которое требуется свету, чтобы пройти от одной массы до другой, изменяется из-за этой волны. Если волна становится больше, она заставляет время немного вырасти. Если волна съеживается, то время уменьшается тоже. И вы сможете увидеть это колебание времени на часах.

Целых три месяца я думал над тем, что мне со всем этим делать. Во-первых, я посчитал, что трудно найти достаточно хорошие часы. Но мы проделали несколько экспериментов, и я понял, что с лазерами можно проводить невероятно точные измерения. Я записал полученные результаты, но не опубликовал их. Институтский народ хотел знать, как я провожу свое время, и этот пункт я вставил в ежеквартальный отчет о работе моей лаборатории. Я пришел к выводу, что, если сделать достаточно большой детектор, можно попробовать обнаружить гравитационные волны».

Для воплощения идеи Вайсса в жизнь Национальный научный фонд США ( US National Science Foundation, NSF ) начал финансировать проект, который превратился в 1979 году в лазерно-интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию LIGO . Но дело продвигалось медленно, и когда в 1994 году физик Барри Бэриш (род. 1936) из Калифорнийского технологического института возглавил проект, фонд NSF практически потерял веру в него:

«Было большое сопротивление. Проект был весьма рискованным и требовал больших затрат. Поэтому мы полностью модернизировали его. Через шесть месяцев он выглядел как совершенно новый проект. И это было трудно сделать – если бы вы спросили меня тогда, можем ли мы построить то, что, как мы знаем теперь, нужно для обнаружения гравитационных волн, ответ был бы отрицательным.

Идея заключалась в том – и я об этом говорил – что с помощью первоначальной версии LIGO можно будет обнаружить гравитационные волны. И он постепенно где-нибудь превратится в детектор, который мы условно назвали “Усовершенствованная обсерватория LIGO ”. Но, по правде говоря, кроме общих идей об этой усовершенствованной LIGO , у нас не было никакой конкретики. Самым удивительным для меня во всем этом деле является то, что все эти 22 года, пока мы не достигли успеха, мы ухитрялись получать финансирование».

В США детекторы LIGO располагаются в двух местах: в Ливингстоне (штат Луизиана) и в Хэнфорде (штат Вашингтон). С момента своего присоединения к проекту в 2000 году Майкл Ландри, ведущий специалист центра в Хэнфорде, убеждал всех, что их прибор имеет наивысшую возможную чувствительность для регистрации самых микроскопических сигналов:

«Космос – это жесткая среда, не желающая вибрировать. Детектор должен зарегистрировать изменения, которые составляют примерно тысячную долю размера протона. Это все равно, что зафиксировать изменение в расстоянии между Солнцем и ближайшей к нам звездой Проксима Кентавра, равное толщине человеческого волоса.

У нас идет непрерывная борьба за подавление шума в приборе. Есть шумы земного происхождения, такие как землетрясения. Не такой яркий пример шума – «звон» Земли: на низких частотах она звенит подобно колокольчику из-за того, что океанские волны разбиваются о континентальный шельф.

Если у побережья Аляски или в Мексиканском заливе штормит, колебания почвы возрастают. Нам нужно подавлять эти движения, регистрируя их сейсмометрами и включая их в системы сейсмического подавления. Подобно этому работают шумоподавляющие наушники, создавая образец шума внешней среды и затем воспроизводя его в противофазе, чтобы внешние шумы не досаждали вашим ушам.

Кроме того, существует много внутренних шумов, которые также надо подавить, типа электронного шума или квантового шума в лазере. Все это означает, что детекторы LIGO – самые тихие и самые чувствительные детекторы, созданные когда-либо руками человека».

В сентябре 2015 года, всего лишь через несколько дней после ввода в строй усовершенствованной LIGO , Майклу Ландри сообщили, что зафиксирован необъяснимый сигнал. Сначала он был уверен, что это так называемая инжекция – искусственный импульс, посылаемый время от времени для проверки аппаратуры: