Тончайшее несовершенство, что порождает всё. Долгий путь частице Бога и Новая физика, которая изменит мир

И эти громкие слова полностью оправданы. Первый всплеск гравитационных волн, пришедший от слияния черных дыр на расстоянии свыше миллиарда световых лет от нас, был зарегистрирован 14 сентября 2015 года, и это событие одним махом расширило возможности астрономии и астрофизики. “Немое космическое кино” обрело звучание: если до этого человечество лишь наблюдало за далекими галактиками в разных диапазонах излучений, то теперь мы “услышали” звучание космоса и нам открылся недоступный ранее мир невидимых вселенских катастроф. Единомоментно были сделаны три открытия нобелевского уровня: зарегистрированы гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном за век до этого; доказано, что черные дыры с массами в десятки солнечных масс существуют и сливаются друг с другом не так уж редко; в арсенале ученых впервые появился инструмент по прямой проверке эффектов сильной гравитации. В 2017 году Нобелевская премия по физике была присуждена Райнеру Вайссу, Кипу Торну и Барри Бэришу с формулировкой “за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн”. Подробнее про само открытие и про долгий путь к нему можно прочитать в научно-популярных новостях Иванов И. Гравитационные волны – открыты! Элементы. ру, 11.02.2016 и Иванов И. Нобелевская премия по физике — 2017. Элементы. ру, 13.10.2017.

Сейчас гравитационно-волновая астрономия стала важнейшим разделом науки о космосе, составляющей комплексного подхода к изучению космических объектов, который получил название многосигнальной, или многоканальной, астрономии. К настоящему моменту зарегистрировано свыше сотни слияний черных дыр друг с другом и даже пойманы сигналы от слияния нейтронных звезд, видимых также и в разных диапазонах электромагнитных волн. Получены важнейшие результаты по астрофизике, по космологии, по физике элементарных частиц – ведь вещество внутри нейтронных звезд находится в совершенно экстремальных, нигде более не достижимых условиях.

Гравитационные волны от слияния черных дыр или нейтронных звезд колеблются довольно быстро, их период составляет сотые доли секунды. Но в июле 2023 года появилось сообщение о регистрации гравитационных волн совсем другого типа: очень медленных, с периодом в несколько лет. Результат, пусть пока и предварительный, был получен международным консорциумом обсерваторий International Pulsar Timing Array, и ведущую роль в нем сыграла коллаборация NANOGrav, в течение 15 лет наблюдавшая за сигналами от далеких пульсаров – сверхстабильных космических “секундомеров”. Происхождение этих гравитационных волн еще предстоит прояснить.

Наконец, полным ходом идет работа над созданием сразу нескольких гравитационно-волновых обсерваторий, которые в 2030‑х годах будут запущены в космос. Это американская установка LISA, китайская обсерватория TianQin и японский проект DECIGO. Там, вдали от земных шумов и колебаний, эти обсерватории будут ловить гравитационные волны с периодами от долей секунды до нескольких часов. Любопытно, что они позволят узнать нечто совершенно новое и о хиггсовском поле, – о том, как протекал электрослабый фазовый переход в ранней Вселенной, через какие промежуточные стадии проходил “горячий вакуум” спустя миллиардную долю секунды после Большого взрыва. Если гравитационно-волновой сигнал от глобальной перестройки ранней Вселенной действительно будет обнаружен, это станет еще одним впечатляющим мостиком, неразрывно соединяющим мир элементарных частиц и жизнь всей Вселенной в целом. Возможно, он поможет нащупать Новую физику.