О гравитационных волнах говорили ещё с самого начала XX века, однако без особенной уверенности. Даже Альберт Эйнштейн, хоть и посвятил им работу, которая, по сути, легла в основу современных представлений, рассмотрев получившиеся уравнения в окончательном виде, заключил, что существование истинных гравитационных волн невозможно. Однако скептицизм Эйнштейна не охладил пыл других физиков, и уже в 60-х начали появляться идеи о том, какими средствами можно экспериментально проверить существование гравитационных волн. Теоретические работы и практические опыты учёных в разных странах продолжались несколько десятков лет, подготавливая почву для коллаборации планетарного масштаба.
Кип Торн, специалист по теории относительности, Нобелевский лауреат и соавтор идеи фильма «Интерстеллар» говорил в 2017 году:
«Мне казалось, что измерять смещение зеркала на 10-11 длины световой волны с помощью света, — это безумие. Но обсуждения с Рaйнером Вайссом и Владимиром Брагинским (его научная группа с 80-х занималась лазерными интерферометрическими гравитационно-волновыми детекторами и с 1992 года участвовала в работе над проектом LIGO — прим.) в Москве убедили меня, что это не совсем невозможно. Мои исследования источников гравитационных волн указывали на то, что если эта идея воплотится в жизнь, то мы получим мощный инструмент для астрономии и космологии. Поэтому я решил посвятить свою карьеру экспериментам по регистрации гравитационных волн».
В самом начале 90-х было одобрено решение о постройке Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории. Предполагалось, что возможны два этапа, и на втором появятся более совершенные интерферометры. Также были выбраны места для интерферометров: один в Ливингстоне (штат Луизиана), второй аналогичный в Хэнфорде (штат Вашингтон). Благодаря расстоянию в несколько тысяч километров гравитационные волны должны были достигать детекторов с небольшой разницей по времени, которая позволила бы определить, с какой стороны распространялись волны, а затем и их источник.
К 2006 году LIGO удалось достичь нужной чувствительности. Это была одна из главных проблем исследователей: гравитационные волны достаточно слабы, и чтобы уловить их, нужны были очень мощные датчики. В 2010 завершился первый период работы обсерватории. Пресса писала, что LIGO так и не удалось зафиксировать гравитационные волны. Тем временем началась модернизация обсерватории — подготовка так называемой Advanced LIGO. В 2014 году работы закончили. Пришло время «ловить волну».
14 сентября 2015 года в 9:51 UTC LIGO впервые зафиксировала гравитационные волны от столкновения двух чёрных дыр (29 и 36 масс Солнца) 1,3 миллиарда лет назад. Детектор в Ливигстоне зафиксировал сигнал на 7 миллисекунд раньше, чем детектор в Хэнфорде, поэтому учёные считают, что источник располагался в Южном полушарии.
Кстати, благодаря этому событию можно даже услышать, как сталкиваются чёрные дыры (смотрите видео выше). Мэттью Эванс из MIT объяснял:
«Мы улавливаем сигнал на Земле, а потом можем пустить его через динамики и услышать, как чёрные дыры такие: “Вууууп!”».
Сложно поверить, но мир узнал об этом достижении учёных только спустя полтора года. Официально о первом прямом экспериментальном обнаружении гравитационных волн сообщили только 11 февраля 2016 года на конференциях в США и Европе. Утром того же дня вышла статья в журнале Physical Review Letters. Представители журнала написали в соцсетях: «Скоро опубликуем значительную для истории физики статью. Почитайте — она великолепна».
Подробнее о гравитационных волнах и истории их изучения можно почитать по ссылке.
А чтобы получить иллюстрацию на сентябрь из нашей серии «Научное событие месяца», посвящённую этой дате, — поддержите наш проект и оформите подписку на второй тир или выше:
📱 Если вы в России: https://boosty.to/vertdider
📱 Если вы не в России: https://www.patreon.com/VertDider
#НаучноеСобытиеМесяца@VertDider
#вэтотдень@VertDider
Источник: LIGO Lab Caltech