11 февраля 2016 года весь мир узнал о научном открытии, впервые были обнаружены гравитационные волны («рябь» в ткани пространства-времени), существование которых Альберт Эйнштейн предсказал еще в 1916 году. Эти волны были зафиксированы в результате столкновения двух черных дыр при помощи модернизированного интерферометра лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO.
Детектор LIGO
Один детектор LIGO находится в штате Вашингтон на западном побережье, а другой — в Луизиане в Ливингстоне. Это два лазерных интерферометра с плечами примерно по 4,5 км. Мощный лазер посылает луч, который разделяется в двух взаимно перпендикулярных направлениях (плечах интерферометра). В конце плеч подвешены зеркала, специальным образом изолированные от различных шумов. Эти зеркала играют роль пробных масс. Когда проходит гравитационная волна, эти зеркала чуть-чуть начинают колебаться в определенной фазе. Свет отражается от этих зеркал, потом опять собирается на разделителе и интерферирует на детекторе. Когда зеркала висят свободно (то есть на них не действует гравитационная волна), свет приходит на детектор в определенной фазе, а когда зеркала начинают двигаться, интерференционная картина нарушается. По изменениям этой интерференционной картины можно судить о движении зеркал — пробных масс. В этом состоит основная идея этого детектора.
Почему же это открытие является столь важным? И что будет дальше, после того, как существование «неуловимых» волн наконец-то подтверждено? Прежде всего, столкновения двух черных дыр является захватывающим открытием само по себе — никто не знал наверняка, могут ли черные дыры действительно сливаться, чтобы создать еще более массивную черную дыру, но теперь есть доказательства. И, конечно, подтверждение предсказанного 100 лет назад феномена является волнующим событием в научном мире.
Гравитационные волны и общая теория относительности Эйнштейна
Гравитационные волны были впервые предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна, которая была опубликована в 1916 году. Эта теория выдерживала все физические тесты, однако некоторые аспекты ученые еще не смогли изучить в реальном мире, поскольку они требуют крайне экстремальных условий. Все поменялось 14 сентября 2015 года, когда LIGO впервые зафиксировало столкновение и слияние двух черных дыр, что вызвало бурю в ткани пространства-времени. Эти наблюдения являются прекрасным подтверждением общей теории относительности Эйнштейна.
Изучение гравитационных волн еще далеко не завершено. Остаются вопросы о природе гравитона — частицы, которая является переносчиком гравитационного взаимодействия без электрического заряда (например, фотон является частицей, которая переносит электромагнитное излучение). И у ученых есть много вопросов о внутреннем устройстве черных дыр, на которые гравитационные волны могут помочь дать ответы. Однако эта информация будет появляться постепенно, по мере того, как LIGO и связанные с ней инструменты будут собирать данные о различных событиях.
