С 12 по 14 октября проходит очередной Всероссийский фестиваль NAUKA 0+. С первого дня фестиваля всех участников ожидает насыщенная программа. Перед церемонией открытия с лекцией выступает нобелевский лауреат и почетный гость фестиваля − Кип Торн. Лекция посвящена гравитационным волнам и проекту LIGO.
Кип Стивен Торн – американский физик-теоретик, член ученого совета NASA и иностранный член Российской академии наук с 1999 года. Кип Торн стал автором идеи фильма «Интерстеллар», в сюжете которого используются современные физические представления и теории. Он был научным консультантом и исполнительным продюсером фильма. Но главный научный вклад Кипа Торна в современную науку – изучение гравитационных волн.
В актовом зале МГУ собрались школьники, студенты, дети и взрослые. Все ждут встречи с нобелевским лауреатом Кипом Торном. История Торна о том, как человек поймал гравитационную волну, и как ему это удалось.
Перед началом лекции гостей МГУ приветствует ректор Московского государственного университета, академик РАН Виктор Садовничий. Ректор МГУ рассказывал о встречах Кипа Торна со студентами МГУ и о лекциях физика в стенах университета. Сегодня Кип Торн – почетный профессор МГУ. В 2017 году он в составе команды проекта LIGO получил Нобелевскую премию за обнаружение гравитационных волн.
По словам Кипа Торна, он всегда с большим удовольствием возвращается в МГУ.
Кип Торн начинает свой рассказ с прошлого. Около миллиарда лет назад одноклеточные формы жизни начали свой эволюционный путь на Земле в галактике Млечный путь. А в другой части Вселенной две массивные черные дыры вращались по спирали вокруг друг друга. В результате их слияния произошел выброс большого количества гравитационных волн, которые путешествовали по Вселенной миллиард лет и, наконец, достигли края галактики Млечный путь, а через 50 тысяч лет и нашей Земли. Благодаря гравитационно-волновой обсерватории LIGO в городе Ливингстон эти волны удалось зафиксировать. Открытие гравитационных волн стало прорывом в научном мире.
Кип Торн поделился историей создании проекта LIGO, благодаря которому удалось зафиксировать гравитационные волны. В ХХ веке Альберт Эйнштейн утверждал, что существуют гравитационные волны, которые меняют пространство-время. Эти волны настолько слабые, считал Эйнштейн, что человечество никогда не сможет их обнаружить.
Первые попытки поймать гравитационную волну предпринимали американский ученый Вебер и отечественный физик-теоретик Владимир Брагинский – товарищ Кипа Торна. Владимир Брагинский в 1972 году попытался использовать интерферометр для обнаружения гравитационных волн. Но попытки не увенчались успехом. Всё дело в том, что ученый пытался поймать волны традиционным способом, который используют при изучении электромагнитного излучения. Требовался абсолютно новый подход к решению этой проблемы.
По словам Кипа Торна, между электромагнитными и гравитационными волнами существуют явные отличия. Электромагнитные волны проходят сквозь пространство Вселенной, тогда как гравитационные волны распространяется как некие колебания самого пространства. Владимир Брагинский предполагал, что для изучения таких колебаний необходимо изучать очень массивные объекты, например, черные дыры.
В 1972 году Райнер Вайсс создал проект первого лазерного интерферометра, который представлял собой изобретение с 4 зеркалами, которые находятся на разных орбитах относительно друг друга и колеблются. Такой интерферометр фиксировал разные шумы, которые можно было подсчитать.
Сам Кип Торн считал, что проект не будет перспективным. Но вскоре появилась надежда, что гравитационные волны можно обнаружить. Владимир Брагинский стал научным консультантом проекта LIGO, основой которого стал прототип интерферометра Вайсса. Началась кропотливая работа над лазерной обсерваторией, которая объединила 1200 ученых. Кип Торн отметил также вклад отечественных ученых – Владимира Брагинского, теория которого легла в основу проекта и президента Российской академии наук Александра Сергеева, который работал над разработкой лазерного оборудования LIGO.
14 сентября 2015 года удалось зафиксировать первые данные. В результате слияния двух далеких черных дыр человечеству удалось обнаружить неуловимые гравитационные волны. Участники проекта LIGO в 2017 году удостоились Нобелевской премии.
Источник: Caltech
Сегодня по всему миру работают три детектора гравитационных волн. К 2020 году их станет пять. Основная цель – сделать измерения более точными, и понять суть работы самих интерферометров. «Как Франкенштейн пытается понять характер своего монстра, так и мы пытаемся понять, как работает наш «монстр», отмечает физик.
Кип Торн надеется, что к 2020 году ученые смогут получать и обрабатывать в три раза больше данных. С помощью новых интерферометров типа LIGO, ученые смогут изучать гравитационные волны не только от черных дыр, но и от нейтронных звезд, от пульсаров и сверхновых. Следующая амбициозная задача – запустить подобные детекторы в космос, тогда сигнал будет более четким. Кип Торн надеется заглянуть в прошлое Вселенной и понять как рождаются гравитационные волны.
Когда Галилей взглянул на небо через первый телескоп, это стало научным прорывом, который приблизил человека к звездам. Кип Торн убежден, что открытие гравитационных волн приблизит человечество к пониманию всего мироздания.
LIGO — лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, основной задачей которой является экспериментальное обнаружение гравитационных волн космического происхождения.
Международное научное сообщество LIGO представляет собой растущую с каждым годом группу исследователей: около 40 научно-исследовательских институтов и 600 отдельных ученых работают над анализом данных, поступающих с LIGO и других обсерваторий. В составе проекта работают две научные группы из России: группа Валерия Митрофанова (кафедра физики колебаний физического факультета МГУ) и группа академика, президента РАН Александра Сергеева (Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород).
В августе 2002 года обсерватория LIGO начала наблюдение гравитационных волн, обнаружить которые удалось 14 сентября 2015 года. Зафиксированный сигнал исходил от слияния двух черных дыр массами 36 и 29 солнечных на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли, при этом три солнечных массы ушли на излучение.
Проект LIGO был предложен в 1992 году Кипом Торном, Рональдом Древером из Калифорнийского технологического института и Райнером Вайссом из Массачусетского технологического института. Проект финансируется американским Национальным научным фондом.
