Во вторник, 19 мая 2015 года, после семи лет простоя на модернизации, состоялись первые включения оборудования научной установки Advanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatories (Advanced LIGO). Две таких идентичных установки, расположенные на юго-востоке штата Вашингтон и на юго-востоке штата Луизиана, предназначены для обнаружения слабых «подписей» гравитационных волн, порождаемых взрывами сверхновых, столкновениями черных дыр и другими высокоэнергетическими космическими катастрофами.

Общая теория относительности Альберта Эйнштейна определяет, что

гравитационные волны должны существовать в природе, но их наличие невозможно обнаружить путем прямых измерений.

Эксперимент Advanced LIGO, строительство которого финансируется американским Национальным научным фондом, и который реализуется силами ученых и инженеров из Калифорнийского технологического института и Массачусетского технологического института, сможет обнаружить гравитационные волны при помощи измерений побочных эффектов влияния этих волн.

Если гравитационные волны будут обнаружены и будут произведены измерения их характеристик, то это открытие будет иметь важность для современной науки, сопоставимую с важностью открытия бозона Хиггса на Большом Адроном Коллайдере в 2012 году.

«Эксперимент Advanced LIGO является огромным шагом вперед на пути попыток изучения экстраординарных тайн нашей Вселенной» – рассказывает Франц Кордова (France Cordova), директор американского Национального научного фонда.

Рис. 1.

Оборудование эксперимента LIGO посылает лучи фокусированного лазерного света по двум туннелям, длиной в 4 километра, на конце которых стоят зеркала. Гравитационные волны должны произвести крошечные изменения в траекториях распространения этих лучей. Это, в свою очередь, должно наложить характерный образ на интерференционную картинку, которая получается в точке, где сходятся два луча. А для устранения любых неоднозначностей и для перепроверки получаемых данных, в штате Вашингтон и в штате Луизиана, на расстоянии 3 тысяч километров друг от друга построены две абсолютно идентичные установки.

Когда первый эксперимент LIGO начал работу в 2002 году, эта система, на сооружение которой было потрачено 365 миллионов долларов, в теории была способна обнаруживать гравитационные колебания, амплитуда которых равнялась тысячной части от диаметра протона. Но за все время проведения эксперимента ученым так и не удалось обнаружить ни одного следа гравитационной волны.

В 2008 году работа установок LIGO была приостановлена, и было выделено около 200 миллионов долларов на проведение модернизации оптической системы, лазеров и других компонентов, что должно повысить в несколько раз точность и чувствительность нового эксперимента, получившего название Advanced LIGO.

Новая установка является в 10 раз более чувствительной, нежели первая установка, а ее полноценная работа будет начата осенью этого года.

«В отличие от его предшественника, эксперимент Advanced LIGO обладает столь высокой чувствительностью и точностью, что это позволит нам слышать даже отголоски столкновений галактик» – рассказывает Мэтт Стрэсслер (Matt Strassler), ученый-физик из Гарварда, – «Когда где-то во Вселенной сольются две черных дыры или произойдут другие высокоэнергетические события, то мы узнаем об этом по крошечным изменениям силы тяжести, которые и являются отголоском гравитационных волн. Измерив параметры этих колебаний, мы вычислим параметры гравитационных волн и параметры событий, породивших эти волны».