Юный техник, 2000 № 06

Природу этого явления трактует созданная А. Эйнштейном общая теория относительности, которая описывает тяготение как воздействие материи на свойства пространства и времени. Согласно этой теории, тяготение — есть искривление пространственно-временного континуума. Наглядно, так сказать, на пальцах проиллюстрировать, что это такое, практически невозможно. Мы способны представить себе разве что искривленную поверхность. Если, скажем, на растянутое полотнище из резины опустить груз (например, стальной шарик), то мы увидим, как оно прогнется, образовав углубление. Если же такой груз еще и движется, возникают колебания. При этом по полотнищу распространяются волны, подобно тому как по воде разбегаются круги от брошенного в нее камня.

Такая аналогия весьма приблизительна, но все же дает какое-то представление о предмете сегодняшнего разговора.

Поскольку пространство, в отличие от резинового полотнища, обладает, по словам ученых, очень высокой жесткостью, чтобы его искривить, требуются гигантские гравитационные поля, а значит, и массы. Ведь иного источника гравитации, нежели масса, мы пока не знаем.

Долгое время в земных условиях существование гравитационных волн пытались доказать с помощью калиброванных масс. Скажем, в эксперименте американского физика Вебера роль эталонов играли два массивных цилиндра, которые по идее должны были чуть-чуть сместиться друг относительно друга при прохождении волны.

Однако как ни пытались экспериментаторы зафиксировать это «чуть-чуть», им так и не удалось получить бесспорных результатов. Датчики фиксировали что угодно: сотрясения почвы от проехавшего в километре трамвая), сейсмические колебания, но никак не гравитационные волны.

Нынешний этап исследований отличается от предыдущих тем, что исследователи с самого начала настраиваются на фиксирование лишь самых сильных гравитационных всплесков — таких, например, какие случаются при глобальных вселенских катастрофах. Когда, скажем, где-то вспыхнет сверхновая звезда, что на практике означает взрыв очень массивного небесного тела (в сотни, а то и миллионы раз массивнее нашего светила). Соответственно при этом происходит разброс огромных масс и резкие, очень сильные возмущения гравитационного поля. А всплески, вызываемые астрофизическими катастрофами в нашей или соседних галактиках, происходят довольно часто, чуть ли не ежемесячно.

Такая частота повторения события вполне приемлема для физиков-экспериментаторов.

Гораздо хуже другое: длительность такого всплеска составляет порядка 0,001 или даже 0,0001 с. Самая же большая сложность регистрации гравитационных волн заключается в том, что амплитуда смещения датчика даже в этом случае должна лежать, по расчетам, в пределах от 10^-19 до 10^-21 м! Иными словами, если сверхновая вспыхнет в нашем Млечном Пути, то расстояние между Солнцем и Землей изменится лишь на диаметр одного водородного атома! И чтобы засечь такое смещение, нужно немало потрудиться…

Детектор, монтируемый в окрестностях Ганновера, базируется на лазерных интерферометрах. В самом общем виде схема выглядит так.

Испускаемый лазером луч с помощью специального устройства делится пополам. Оба луча расходятся друг от друга под прямым углом. Каждый из них проходит внутри вакуумной трубы путь длиной 600 м. В конце он отражается от зеркала и возвращается в исходную точку. Накладываясь друг на друга, пришедшие лучи создают интерференционную картину, узор которой сохраняется неизменным до тех пор, пока не меняется расстояние, преодолеваемое лучами. Но если Земля окажется на пути гравитационной волны, теоретически длина одной из вакуумных труб на мгновение чуть-чуть уменьшится, а другой чуть увеличится. Этого должно оказаться достаточно, чтобы интерференционная картина изменилась.

Кроме того, частоты гравитационных волн согласно расчетам должны находиться в звуковом диапазоне. Это обстоятельство навело экспериментаторов на идею транслировать «музыку сфер» через динамики с таким расчетом, чтобы можно было даже на слух воспринять какие-то изменения.

Карлстен Дамстон полагает, что обнаружение гравитационных волн даст ученым дополнительные сведения об окружающем нас мире. Ведь сегодняшние методы изучения Вселенной базируются на регистрации лишь электромагнитного излучения; все на свете телескопы — рентгеновские, оптические или радио — фиксируют только их. А стало быть, мы практически ничего не знаем о тех объектах Вселенной, которые не излучают электромагнитных волн. Быть может, поэтому мы до сих пор так и не можем обнаружить скрытую массу? А ведь согласно вычислениям теоретиков все звезды, галактики, скопления составляют не более 10 процентов от общей массы Вселенной.

Вот бы обнаружить остальное.

Олег СЛАВИН

НОВАЯ ЖИЗНЬ СТАРЫХ ИДЕЙ Дирижабли завтрашнего дня