Складки на ткани пространства-времени. Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии

Примерно в 200 км к востоку, в пригороде Токио, Рафаэль Фламинио поделился со мной оптимизмом[131]. Проблемы существуют, особенно с отводом воды, просачивающейся в подземные камеры и туннели, но они решаемы. И они будут решены. Фламинио убежден, что KAGRA начнет действовать в связке с LIGO и Virgo в 2019 г., если не раньше.

Фламинио, итальянский физик, возглавляет отдел по реализации проекта изучения гравитационных волн Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). Сразу понятно, что директор – итальянец: в кампусе NAOJ в Митака подают прекрасный кофе. Группа Фламинио работает в современном здании, уродующем живописное историческое окружение. За кирпичными воротами по улице Осава, наискось от маленького буддийского храма, разместились несколько старых зданий обсерватории в окружении очаровательного садика с цветущей сакурой и прочими элементами традиционного стиля. По выходным местные жители устраивают здесь пикники, не подозревая, что 20 лет назад в этом месте находился крупнейший в мире детектор волн Эйнштейна.

300-метровый интерферометр TAMA[132], построенный в 1997 г., задолго до LIGO, Virgo и GEO600, был не только самым большим в истории детектором-прототипом, но и первым инструментом для изучения гравитационных волн, чувствительность которого превосходила антенные детекторы Джо Вебера и других первопроходцев 1960–1970-х гг.

Фламинио участвовал в проекте Virgo с 1990 г., еще до официального одобрения этой французско-итальянской инициативы. Он контролировал строительство и ввод в эксплуатацию интерферометра под Пизой, а с 2004 по 2007 г. являлся вице-директором консорциума Европейской гравитационной обсерватории (EGO). После нескольких посещений TAMA300 он влюбился в Страну восходящего солнца и в сентябре 2013 г. переехал в Японию.

Проект Большого криогенного гравитационно-волнового телескопа был представлен японскому правительству в самом начале нового тысячелетия. LIGO готовилась к первому научному пуску в Хэнфорде и Ливингстоне, Virgo строилась. Все понимали, что гравитационно-волновую астрономию ждет блестящее будущее. Японские ученые хотели застолбить себе место в новом научном поле. Возникла мысль построить детектор под землей, в шахте Камиока, чтобы избавиться от большей части низкочастотного сейсмического шума. Охлаждение зеркал до сверхнизких температур (отсюда слово «криогенный» в названии) снизило бы тепловые помехи. При низких температурах аморфный кварц не лучший выбор, и зеркала решено было изготовить из сверхчистых искусственно выращенных сапфировых кристаллов.

После нескольких неудач проект был одобрен в июне 2010 г., вскоре после того, как Наото Кан (руководитель Демократической партии Японии) занял пост премьер-министра. Не успело начаться строительство, разразилась катастрофа 11 марта 2011 г. – землетрясение Тохоку и вызванное им мощное цунами стали препятствием для финансирования работ. Только в 2012 г. корпорация Кадзима, одна из крупнейших строительных компаний Японии, начала рыть 3-километровые туннели будущей KAGRA. Работы были выполнены всего за два года – по словам Фламинио, это самый быстрый проект в Японии, связанный с проходкой туннелей.

Тем временем в близлежащей пещере создавалась Криогенная лазерно-интерферометрическая обсерватория – 100-метровый прототип для тестирования системы с глубоким охлаждением зеркал. Вакуумная система KAGRA была завершена в 2015 г. В том же году установили большую часть оборудования интерферометра. Первый научный запуск Initial KAGRA (iKAGRA) состоялся через несколько недель после сообщения LIGO об открытии GW150914, правда, без криогенного охлаждения и дополнительных зеркал, которые должны будут образовать резонатор Фабри – Перо, увеличивающий длину пути и мощность лазерного импульса.

_________

Роскошный скоростной поезд синкансэн за два часа домчит вас от токийской станции Уэно до Тоямы на западном побережье[133]. Там я ранним утром сажусь на автобус и еду в горы. Ошеломительные 75 минут подъема по крутому, поросшему лесом склону среди клочьев тумана, и я выхожу у почтового отделения крохотной шахтерской деревушки Модзуми сразу за границей префектуры Гифу. Горный промысел в этих местах начался еще в VIII в. Шахта Камиока, где добывались цинк и свинец, названная как и городок километрах в десяти вниз по дороге, была закрыта в 2001 г., но здесь до сих пор живет несколько шахтерских семей.

Штаб-квартира KAGRA[134] размещается в новом здании, возвышающемся над деревней. Из уважения к японским традициям я переобуваюсь в шлепанцы, приготовленные для посетителей у входа. К сожалению, они малы для моих голландских ног. Сотрудник подразделения по изучению гравитационных волн NAOJ Ёити Асо сопровождает меня в маленькое помещение управления, где два десятка человек собрались на утреннее десятиминутное совещание. Затем он обряжает меня в каску и светоотражающий защитный жилет, и мы едем около 5 км до входа в шахту, спускаясь на тысячу метров ниже подножия горы Икэно – Икэнояма.