Все относительно: за что вручат Нобелевку по физике

Тайны волн пространства-времени и «Интерстеллара»

Изображение: The SXS Project / Reuters

Нобелевскую премию по физике вручат за открытие гравитационных волн

Нобелевской премии по физике за 2017 год удостоятся американцы Барри Бэриш, Райнер Вайсс и Кип Торн «за решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн». Возмущения пространства-времени от слияния пары черных дыр впервые и сравнительно недавно, 14 сентября 2015 года, обнаружила одноименная коллаборация LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory). Решение Нобелевского комитета нельзя назвать неожиданным.

Волны порождены двумя черными дырами (в 29 и 36 раз тяжелее Солнца) в последние доли секунды перед их слиянием в более массивный вращающийся гравитационный объект (в 62 раза тяжелее Солнца). За доли секунды примерно три солнечные массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной. Слияние черных дыр произошло 1,3 миллиарда лет назад (столько времени гравитационное возмущение распространялось до Земли).

Гравитационная волна представляет собой колебания пространства-времени

Иначе говоря, это распространяющаяся по пространству-времени рябь. Если, скажем, шарик на капроне колеблется, то капрон тоже начнет колебаться. От шарика в центре капроновой поверхности пойдут волны. Так и с пространством-временем. Массивное тело вызывает его искривление. В частности, рядом с тяжелым объектом искривляется световой луч.

Вклад Вайсса Нобелевский комитет считает основным

В середине 1970-х годов Вайсс (Массачусетский технологический институт) провел анализ возможных источников фонового шума, которые способны исказить результаты измерений, а также предложил необходимую для этого конструкцию лазерного интерферометра. Вайсс и Торн (Калифорнийский технологический институт) — главные инициаторы LIGO, Бэриш (Калифорнийский технологический институт) был главным исследователем LIGO с 1994 по 2005 годы, в период строительства и первоначальной эксплуатации обсерватории.

Торн — один из крупнейших в мире специалистов по классической теории гравитации. Известен работами по общей теории относительности, в частности, исследованиям проходимости червоточин — гипотетических туннелей в пространстве-времени. Именно он был научным консультантом научно-фантастического блокбастера «Интерстеллар».

Сумма денежного вознаграждения в 2017 году составит 9 миллионов шведских крон (1,12 миллиона долларов) — на всех лауреатов премии по физике. Вайсс получит половину, остальное разделят поровну Бэриш и Торн. Размер премии, которая обычно составляет около одного миллиона долларов (например, 8 миллионов шведских крон или около 953 тысяч долларов в 2016 году), увеличился в результате укрепления финансового положения фонда.

LIGO первой из гравитационных обсерваторий открыла гравитационные волны

Обсерватория LIGO представляет собой гравитационно-волновую антенну, образованную двумя идентичными детекторами, расположенными в Ливингстоне (штат Луизиана) и Хэнфорде (штат Вашингтон) в США на расстоянии более трех тысяч километров друг от друга.

Детекторы LIGO обнаружили относительные колебания величиною десять в минус 19 степени метров (это примерно равно отношению диаметра атома к диаметру яблока) пар разнесенных на четыре километра пробных масс.

Стоимость LIGO оценивается в 370 миллионов долларов. Обсерватория финансируется Национальным научным фондом США.

В открытии приняли участие российские ученые

Исследования в LIGO осуществляются в рамках одноименной коллаборации более чем тысячи ученых из США и 14 других стран, включая Россию, которая представлена двумя группами из Московского государственного университета имени Михаила Ломоносова и Института прикладной физики Российской академии наук (Нижний Новгород).

На первый сигнал гравитационных волн обратил внимание постдок

Первым сигнал от гравитационных волн увидел итальянский ученый из Падуи Марко Драго, работающий в Институте гравитационной физики Общества Макса Планка в Ганновере, когда на его рабочую почту 14 сентября 2015 года, через три минуты после получения в 11:50:45 утра по местному времени подозрительного сигнала от LIGO, пришло уведомление.

Ученый находился в этот момент в своем институтском кабинете. Он оповестил своего коллегу из Ганновера, Эндрю Лундгрена. Затем рассказал об открытии своей семье и разослал сообщение членам коллаборации LIGO. Официально выяснять природу необычного сигнала начали 18 сентября и завершили работу к 5 октября.

Открытие означает новую эру в науке

Во-первых, физики впервые напрямую зарегистрировали гравитационные волны. Ранее это удавалось сделать лишь косвенным путем, наблюдая за потерей энергии пульсарами. Во-вторых, снова подтвердилась общая теория относительности, сформулированная в 1915 году Альбертом Эйнштейном. В-третьих, ученые еще раз убедились в существовании черных дыр, эксперименты физиков отлично объясняются современными теоретическими моделями.

В-четвертых, физики продемонстрировали астрономам возможности исследования космоса при помощи гравитации. До сих пор основную информацию о далеких объектах ученые получали в электромагнитных диапазонах (оптическом, рентгеновском, инфракрасном и ультрафиолетовом). Основная инициатива создания LIGO исходила от физиков — астрономы предпочитали продолжать исследования космоса консервативными методами.

К настоящему времени открыто четыре гравитационные волны

Последняя зафиксирована 14 августа 2017 года. Возмущение порождено слиянием пары черных дыр, одна из которых в 30,5 раза, а другая — в 25,3 раза тяжелее Солнца. Событие произошло на расстоянии 1,8 миллиарда световых лет, однако точные координаты источника неизвестны.

Если первые три волны обнаружены исключительно LIGO и Advanced LIGO (обновленной после первого открытия LIGO), то последний сигнал зафиксирован при участии расположенной в Италии гравитационно-волновой обсерватории Virgo, чьи ученые также принимали участие в первом открытии волн пространства-времени.

Обсудить
Пришли к успеху
Американская секта порабощала женщин, клеймила их и мучила диетами
Шпион, разлогинься
Мировые корпорации породили свои ЦРУ и КГБ, но проиграли интернету
Шам на крови
Что скрывает павшая столица «Исламского государства»
Пиво и сигареты
Тайная жизнь Северной Кореи
Иссам ЗахреддинХалифат убери
Сирийский терминатор три года косил джихадистов, но взорвался в день победы
«Замуж за американца не хочу»
История москвички, переехавшей в Лос-Анджелес и ставшей продюсером
Доброе утро, Вьетнам!
Еще одна азиатская страна сошла с ума по караоке
«Ее повел на костер собственный брат»
В отрезанной от мира деревне устроили охоту на ведьм
Жируха
В лондонской канализации нашли мерзкое нечто
Когда за Квята не стыдно
Как Формула-1 провела безошибочный Гран-при США. Ну, почти безошибочный
Тигуанище
Мы поехали на тест одного удлиненного VW Tiguan, а встретили сразу два
Дайте грязи: конкуренты вседорожному хэтчу Kia Rio X-Line
Renault Sandero Stepway, Lada Vesta SW Cross и другие приподнятые бюджетники
Как через Instagram продают машины за миллионы
Соцсети, молодеющие покупатели и другие причуды современного рынка суперкаров
Братва помнит
Чем украшают могилы криминальных авторитетов
Интим предлагать
Секс стал способом решения квартирного вопроса
«Я тупо решила, что теперь ем одну гречку»
Одинокая мать год сидела на крупе, чтобы накопить на квартиру
Раз, два, взяли!
Жилье в Крыму пока еще можно купить за копейки