
Нобелевская премия по физике за «великую работу»
Нобелевскую премию по физике в этом году присудили ученым из США – Кипу Торну, Райнеру Вайссу и Барри Бэрришу – за основополагающий вклад в создание детектора LIGO и наблюдение гравитационных волн. Это событие прокомментировал ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики им. А. И. Алиханова (Москва), заведующий научной лабораторией космологии и элементарных частиц НГУ, профессор, д.ф.-м.н. Александр Дмитриевич Долгов
Кип Торн, Райнер Вайсс и Барри Бэрриш проделали, не побоюсь этого слова, великую работу. Во-первых, это очень тонкий и точный эксперимент – сигнал гравитационной волны настолько слабый, что ученые измеряли расстояние в сто миллионов раз меньше, чем размер атома. Во-вторых, была проверена Общая теория относительности (ОТО) для области сильных полей – никто раньше этого не делал, и доказано, что она работает. В-третьих, появился новый вид телескопов – телескопов гравитационных волн, при помощи которых ученые смогут проникать вглубь Вселенной на расстояния в миллиарды световых лет. И, в-четвертых, это открытие ставит перед физиками новые проблемы, которые в свою очередь приведут к новым открытиям.

Гравитационные волны есть везде, даже если вы идете по улице и размахиваете руками, они появляются, но такие слабые, что просто невозможно их почувствовать – геометрия пространства вокруг нас практически плоская. Эксперимент LIGO (Advanced LIGO) поймал гравитационную волну из той области пространства, которая была настолько кривая, что и не описать словами и даже страшно представить. В ту секунду, когда слились две черные дыры, от которых и пошла гравитационная волна, «пойманная» интерферометром, мощность излучения гравитационных волн была больше, чем суммарное излучение всех форм энергии от всей Вселенной. На Землю гравитационное излучение пришло уже сильно ослабленным. Гравитационная волна, которую зарегистрировал интерферометр LIGO (событие получило обозначение GW150914) и за которую американцы получили Нобелевскую премию в 2017 г., возникла при слиянии черных дыр с массами 36 и 29 солнечных масс. Как такие черные дыры возникают, и тем более, как они формируют двойные системы – большая загадка.
Недавно интерферометры LIGO уже совместно с третьим детектором – Virgo Advanced (Италия) – одновременно зарегистрировали пятую гравитационную волну. Источником сигнала GW170814 стали две черные дыры массами около 31 и 25 масс Солнца, столкнувшиеся на расстоянии 1,8 миллиарда световых лет от Земли. Масса вновь образованной вращающейся черной дыры примерно 53 масс Солнца – это означает, что около трех масс Солнца были преобразованы в энергию зафиксированной гравитационной волны. Так как гравитационная волна «падает» не плашмя, а под углом, по трем точкам положение черных дыр на небе можно определить с более высокой точностью.
Чем больше будет интерферометров (установка в Италии Virgo Advanced уже работает, по-видимому, детектор появится в Японии), тем больше будет охват неба – тогда мы сможем определить точное место, откуда придет гравитационная волна, направим туда телескопы и, только представьте, увидим глазом, что происходит на месте, где около миллиарда лет назад слились две черные дыры!
До сих пор не понимаю, почему Нобелевскую премию по физике не получил академик Г.И. Будкер, а позже – А. Н. Скринский. Будкер был пионером в работах со встречными пучками, по-моему, сам Ландау со смехом воспринимал его идею бить вакуумом по вакууму. А теперь все ускорители работают на встречных пучках. Технологию фокусировки пучка придумал Скринский – и все этим пользуются. Кстати, идея интерферометрического детектирования гравитационных волн тоже была предложена советскими физиками М. Е. Герценштейном и В. И. Пустовойтом в далеком 1962 году. Тогда только-только был придуман лазер, а Вебер приступал к созданию своих резонансных детекторов гравитационных волн. Однако эта статья не была замечена на западе и, говоря по правде, не повлияла на развитие реальных проектов. Важнейшую роль в реализации проектов на основе лазерных интерферометров сыграли работы по анализу шумов в таких системах еще одного российского физика – В.Б. Брагинского. Основной алгоритм анализа сигналов LIGO, благодаря которому впервые были зарегистрированы гравитационные волны, реализовал выпускник физического факультета НГУ Сергей Клименко. Так же, свой вклад в открытие внес еще один выпускник НГУ – Юрий МиненковКак сказал Кип Торн на пресс-конференции, посвященной открытию гравитационных волн, коллаборация LIGO вскоре увеличит чувствительность интерферометра в три раза, и тогда они смогут «прослушивать» в 27 раз больший объем Вселенной в гравитационных волнах. Так как мы знаем, что количество событий слияния черных дыр в доступной для наблюдения части Вселенной пропорционально ее объему, значит, на Земле мы будем вскоре регистрировать все больше гравитационных волн.
Подготовила Татьяна Морозова
