Инженеры и сотрудники, работающие в рамках проекта Advanced LIGO, который является улучшенным вариантом первого эксперимента Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), совершают последние приготовления к запуску процесса наблюдений и сбора научных данных. Целью эксперимента является поиск следов гравитационных волн, «ряби» пространственно-временного континуума, вызванной наиболее мощными и высокоэнергетическими событиями во Вселенной.
Все оборудование для эксперимента Advanced LIGO было разработано и изготовлено специалистами и учеными из Калифорнийского технологического института и Массачусетского технологического института. Эксперимент состоит из двух идентичных лазерных датчиков, расположенных в Ливингстоне, штат Луизиана, и Ханфорде, штат Вашингтон. А все необходимое для проекта финансирование было предоставлено американским Национальным научным фондом (National Science Foundation, NSF).
Существование гравитационных волн было предсказано Альбертом Эйнштейном в 1916 году в рамках его Общей теории относительности. Эти гравитационные волны возникают в результате самых мощных и высокоэнергетических событий во Вселенной, таких, как взрывы сверхновых, столкновения черных дыр и т.п. Эти волны несут в себе информацию не только об объектах и событиях, вызвавших их возникновение, в этих волнах кроются ответы на загадки о природе гравитации и ответы на другие фундаментальные вопросы, которые не могут быть получены при помощи существующих научных и астрономических инструментов.
«Попытки экспериментального обнаружения гравитационных волн производились учеными на протяжении 50 лет. К сожалению, они оказались полностью безуспешными, гравитационные волны так и не были обнаружены. Они очень редки и обладаю очень и очень малыми амплитудами, что существенно затрудняет их обнаружение» — пишут ученые в официальном заявлении.
Несмотря на то, что при помощи оборудования первого эксперимента LIGO гравитационные волны так и не удалось обнаружить, ученые питают достаточно сильную надежду, так как чувствительность оборудования эксперимента Advanced LIGO превышает в 10 раз чувствительность оборудования его предшественника. А это, в свою очередь, позволит в тысячи раз увеличить количество зарегистрированных событий, которые являются кандидатами на регистрацию факта прохождения гравитационной волны.
«Высокая чувствительность интерферометров позволит нам «увидеть» события, которые находятся в глубинах космоса в три раза дальше, чем было способно регистрировать оборудование первого эксперимента LIGO» — рассказывает Дэвид Шоемэкер (David Shoemaker), один из главных руководителей проекта со стороны Массачусетского технологического института, — «Это, в свою очередь, позволит нам охватить нашим вниманием намного больший объем пространства Вселенной».
Каждый датчик эксперимента Advanced LIGO состоит из двух туннелей 4-километровой длины, расходящихся из одной точки под прямым углом. В точке пресечения туннелей луч лазера разделяется на два луча, которые проходят по туннелям внутри трубопровода, из которого полностью откачан воздух. Отразившись от зеркала в конце туннеля, луч возвращается и улавливается быстродействующим датчиком. Измерив время нахождения луча света в пути, можно с очень высокой точностью измерить расстояние между двумя зеркалами, которое, согласно теории Эйнштейна, изменится в момент прохождения гравитационной волны.
Чувствительности оборудования первого эксперимента LIGO было достаточно для регистрации смещения зеркал на расстояние, равное тысячной части диаметра протона. Для сравнения, это аналогично измерению расстояния до ближайшей звезды, находящейся в четырех световых годах, с точностью до толщины человеческого волоса. Однако, оборудование Advanced LIGO обеспечивает еще в 10 раз более высокую точность измерений.
Основной кульминацией в момент проведения измерений будет момент столкновения двух нейтронных звезд в системе PSR B1913+6. Эти чрезвычайно плотные и небольшие звезды вращаются вокруг общего центра массы бинарной системы и расстояние между ними постепенно сокращается из-за потерь энергии. И момент, когда эти две звезды столкнутся, породив череду гравитационных волн, попытаются зарегистрировать интерферометры Advanced LIGO.
Кроме столкновений нейтронных звезд, эксперимент Advanced LIGO будет наблюдать за другими событиями и явлениями, которые происходят в последние моменты существования сверхмассивных черных дыр, столкновений черных дыр, которые перед тем как слиться воедино, вибрируют как огромные мыльные пузыри, производя достаточно сильные колебания пространственно-временного континуума. Интерферометры будут способны выявить периодические гармонические сигналы от пульсаров, которые имеют частоту от 10 до 1000 Герц, и измерить колебания гравитационного космического фона, позволяя выполнить проверку теорий о развитии Вселенной спустя 10-40 секунд после момента Большого Взрыва.
