Тема:

Гравитационные волны 7 суток назад

Услышать Вселенную: черные дыры подали ученым мощный сигнал

Из США пришло сообщение о научном открытии, которое положит начало новой эпохи в понимании физического существования планеты и всего человечества. Физики из международной коллаборации LIGO обнаружили гравитационные волны пространства-времени. Это произошло еще 14 сентября 2015 года на двух детекторах этой обсерватории и стало результатом большой совместной работы более чем тысячи ученых из 15 стран. В их числе и Россия, представленная двумя группами — из МГУ и нижегородского Института прикладной физики РАН.

О том, каков вклад российских ученых в то, что теперь гравитационные волны зарегистрированы, в чем не ошибался Альберт Энштейн и в чем практический смысл открытия, в интервью "Вестям в субботу" рассказал ключевой участник международного проекта из Нижнего Новгорода  Александр Сергеев, руководитель Института прикладной физики Академии наук.

- Александр Михайлович, чирикание воробьев похоже на звук гравитационных волн?

- Да, по-английски это chirp, а по-русски  -  перелив, когда птички поют. Кстати, слово chirp очень популярно в современной науке. Это излучение, которое перестраивает свою частоту во времени. Это сигнал, который изменяет свою частоту. Оказалось, что  тот диапазон частот, который физики выбрали для детектирования гравитационных волн,  может быть, по случайности, а может быть, так  красиво устроила природа, совпадает с диапазоном слышимости человеческого уха. Поэтому в будущем мы с вами сможем с помощью детектора гравитационных волн слышать Вселенную.

- Ученые засекли момент слияния двух черных дыр. Это от него идет это "воробьиное чириканье"?

- Уточню: засекли американцы, LIGO Scientific Collaboration, в которую входят больше 30 институтов более чем из 15 стран.

- Но без вашего прибора не засекли бы?

- Пожалуй, да. Центральный момент здесь - это устройство,  которое можно было сделать только благодаря тому, что сложились успехи во многих технологиях. Это не только лазеры,  оптика - это вакуумная технология, то, что сейчас принято называть "нанотехнологиями". Поверхности зеркал, между которыми бегает лазерное излучение, нужно выравнивать с точностью до размера одного атома. А если где-то есть какой-то дефект, есть специальное устройство, которое в эти места просто добавляет атомы, чтобы сделать поверхность ровной. Есть прибор, который был разработан в нашем институте.

- Пошли как раз волны, которые вы засекли? И вот земля задергалась.

- Это очень большое преувеличение. Такого не надо бояться. Такого не будет. Дело в том, что дергание, которое измеряет детектор гравитационных волн, — это дергание зеркал в приборе, который называется "интерферометр" и в котором распространяется лазерное излучение на расстояние порядка диаметра протона. Здесь есть несколько моментов, может быть, везения. Я расскажу на простом языке. Предположим, я ехал сейчас в поезде, разговаривал по телефону. Мне звонили, но слышимость была плохой. Что  делает человек в шумной аудитории или когда едет в поезде, когда ему звонят, а он ничего не слышит?

- Громче начинаете говорить.

- Да, но это ни к чему не приводит. Первое, что вы делаете, — находите какое-то тихое, укромное место. Выходите в тамбур или в какой-то тихий вагон. Это нужно сделать для того, чтобы максимально отстроиться от помех, которые идут. Например, вы едете где-то далеко, и связь может быть не очень хорошая, телефон у вас старый, который тоже шумит. То есть вам нужно, чтобы ваша приемная аппаратура, телефон, тоже шумела минимально, чтобы там не было помех. Еще один момент: вы начинаете ловить слова собеседника и из них составлять предложения. С 1997 года мы — члены LIGO Scientific Collaboration. Есть еще одна группа из России —  из Московского государственного университета.

- Физфак?

- Да, школа знаменитого ученого Владимира Борисовича Прагинского, который в силу возраста уже несколько отошел от этих работ, проект возглавляет профессор Митрофанов. Эти две российские группы участвуют в проекте LIGO.

- В чем состоит особенность прибора, который вы сделали?

- Монтаж оборудования на эти детекторы проходят в экстремально чистых условиях. Люди, которые с этими приборами работают, надевают чуть ли не специальный скафандр. Мы должны в нашем мобильном телефоне заглушить все собственные шумы. Наш прибор обладает сумасшедшей чувствительностью. На помощь пришло то, что теоретики предсказывали, что разные типы источников гравитационных волн имеют разные, как физики говорят, отпечатки пальцев. То есть то, что приходит сюда, о характерно для того или иного процесса. Слияние двойной системы в одну, в данном случае слияние двух черных дыр в одну черную дыру, имеет очень типичную, ни с кем не похожую структуру сигнала гравитационной волны, которая идет оттуда. Представьте себе, что ваше ухо именно нацелено на то, чтоб услышать, распознать родной голос или какую-то информацию, которую вам нужно услышать.

- То есть нужно быть человеком вашей профессии, чтобы сравнить две черные дыры, сливающиеся с родным голосом.

- И это было сделано. Кстати, везение заключается в том, что сигнал, который пришел из слияния двух черных дыр, оказался достаточно сильным.

- Вы невольно подтвердили верность расчетов Альберта Эйнштейна вековой давности. Что это означает на практике?

- На практике это означает, что у вас появляется новый абсолютно новый канал получения информации. То есть много всего, что мы не видим, будет через это окно увидено и услышано. Предположим, что мы с вами вдруг стали обладателями некоторого нового чувства, которого у людей нет. Так нам с вами вдвоем повезло. Что что оно нам даст? Конечно, это все зависит от того, что это за чувство.

- Вы открыли шестое чувство!

- Пусть мы с вами научились детектировать магнитное поле. Не Бог весть что. Птицы имеют этот детектор, они ориентируются по магнитному полю. То есть в живых системах такой детектор быть может. И пусть кто-то этот детектор нам с вами внедрил. С одной стороны, мы с вами посмеялись, пощупали друг у друга, какое магнитное поле около вас, какое магнитное поле около меня. Мы с вами можем с закрытыми глазами спокойно найти дорогу домой. Бывают такие ситуации, когда отказывают органы чувств, а это детектирование, ориентация по магнитному полю, как у птиц. Она прилетает и ведет нас с вами домой. Может быть, я смогу с помощью моего детектора, который у меня появился, задетектировать поле, которое вокруг вашей головы, а вы — вокруг моего. Нам с вами тогда не нужен компьютер. Мы с вами просто будем общаться на расстоянии и читать мысли друг от друга. Это образ очень простой, в некотором смысле даже немножко вульгарный образ, но на самом деле в этом что-то есть. Cказать, что этот новый орган чувств даст нам с вами в будущем, сейчас очень тяжело. Может, ничего, кроме смешной процедуры, как найти дорогу домой. А может быть, это действительно что-то абсолютно новое, что перевернет мир.

- И мы на миллиметр, может, на сантиметр, может, на милю ближе к познанию мироздания?

- Может быть. LIGO будет фабрикой научного знания. И только там будет работать это новое чувство. Только там будет добываться эта информация. Но для того чтобы это сделать, нужно вложить очень большие средства, которых может даже не хватать у каждой страны по отдельности. Все должны четко понимать, что добиваться серьезных фундаментальных результатов можно только посредством создания крупных исследовательских инфраструктур. Россия пошла по этому пути, и пять лет назад комиссия под руководством тогда премьер-министра Владимира Владимировича Путина приняла решение о том, что в России должно быть построено шесть новых исследовательских инфраструктур с совершенно уникальными характеристиками. Хватит вкладываться в CERN, в LIGO — пришло время, когда мы можем сказать, что мы строим.

- И на российской территории.

- Пусть они нам придут помогать, а не мы им. Конечно, LIGO — это интересно, прекрасно, но этот вектор нужно менять. Я знаю, что и Академия наук, и президент Академии наук Владимир Владимирович Фортов являются сторонниками, проповедниками этой идеи. У нас сложная экономическая ситуация, это понятно, но мы должны это обозначить так, чтобы к нам потянулись оттуда и мысли, и руки, и кадры. Мне очень хочется, чтобы успех лазерного интерферометра для детектирования гравитационных волн был в нашей стране понят правильно, чтобы этот проект другой лазерной инфраструктуры заработал.

Сегодня