FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
октябрь-декабрь 2017
МВДЦ «Сибирь», Кванториум,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»

Коллаборация LIGO объявила о регистрации гравитационных волн

Коллаборация LIGO, в которую входят более 1000 человек (из них 8 представляют физический факультет Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова), впервые наблюдала колебания пространства-времени — гравитационные волны, пришедшие на Землю от катастрофы, произошедшей далеко во Вселенной. Это подтверждает важное предсказание общей теории относительности Альберта Эйнштейна 1916 года и открывает беспрецедентное новое видение космоса.

«Научное значение этого открытия огромно. Как и в случае электромагнитных волн, мы осознаем его в полной мере через некоторое время, — говорит профессор физического факультета МГУ Валерий Митрофанов, руководитель московской группы коллаборации LIGO. — Проект LIGO начался в 1992 году, в сложное для нашей страны время, но Россия подключилась к проекту благодаря Владимиру Борисовичу Брагинскому, одному из пионеров гравитационно-волновых исследований в мире. Я бы хотел отметить его заслугу в том, что он создал школу на физическом факультете МГУ, воспитанники которой смогли активно участвовать в проекте LIGO, получить результаты, важные для проекта, и вместе с огромным коллективом исследователей подойти к сегодняшнему открытию. Мы надеемся, что это вдохновит студентов, которые учатся на физическом факультете МГУ, потому что в физике сейчас есть много интересных и нерешенных проблем».

«Впервые в мире зарегистрированы летящие волны кривизны-пространства, это открытие новой эры гравитационно-волновой астрономии», — комментирует происходящее профессор физического факультета МГУ Сергей Вятчанин.

«Это выдающееся достижение, которое открывает новое направление — гравитационно-волновую астрономию — потребовало реализации крупного проекта широкой международной коллаборацией ученых, — говорит Игорь Биленко, профессор кафедры физики колебаний МГУ. — Очень важно и примечательно, что фундаментальные открытия, сделанные замечательным российским ученым Владимиром Борисовичем Брагинским и его коллегами — квантовые пределы, способы квантовых измерений и квантовые флуктуации — оказались нужны и востребованы в этом проекте».

«Ряд наших исследований оказал влияние на выбор тех или иных решений в LIGO. Московская группа сделала многое для борьбы с шумами и для поиска различных эффектов, которые в обычной жизни почти не встречаются. Их очень сложно зафиксировать, но они оказывают влияние на очень чувствительные детекторы LIGO», — говорит ассистент Леонид Прохоров.

Гравитационные волны несут информацию о своем драматическом происхождении и о природе гравитации, которая не может быть получена иным способом. Физики пришли к выводу, что обнаруженные гравитационные волны были порождены двумя черными дырами в последние доли секунды их слияния с образованием одной, более массивной вращающейся черной дыры. Возможность столкновения двух черных дыр предсказывалась, но такое событие никогда ранее не наблюдалось.

Гравитационные волны были зарегистрированы 14 сентября 2015 года в 5:51 утра по летнему североамериканскому восточному времени (13:51 по московскому времени) на двух детекторах-близнецах Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO — Laser Interferometric Gravitational Observatory), расположенных в Ливингстоне, штат Луизиана, и Хэнфорде, штат Вашингтон, США. Обсерватория LIGO финансируется Национальным научным фондом (NSF) США и была задумана, построена и эксплуатируется Калифорнийским и Массачусетским технологическими институтами (Caltech и MIT). Открытие, сообщение о котором принято к публикации в журнале Physical Review Letters, было сделано на основе показаний двух детекторов совместно научной коллаборацией LIGO (которая включает в себя также коллаборацию GEO и Австралийский консорциум интерферометрической гравитационной астрономии) и коллаборацией VIRGO.

На основании наблюдавшихся сигналов ученые LIGO оценили, что чёрные дыры, участвовавшие в этом событии, имели массы в 29 и 36 раз больше массы Солнца, а само событие произошло 1,3 миллиарда лет назад. За доли секунды примерно три солнечных массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной. Анализируя моменты прихода сигналов — детектор в Ливингстоне записал событие на 7 миллисекунд ранее детектора в Хэнфорде — ученые могут сказать, что источник был расположен в южном полушарии.

Согласно общей теории относительности, пара черных дыр, вращающихся вокруг друг друга, теряют энергию на излучение гравитационных волн, что заставляет их постепенно сближаться на протяжении миллиардов лет, и гораздо быстрее — на последних минутах. Во время последней доли секунды две черные дыры сталкиваются со скоростью почти в половину световой с образованием одной, более массивной черной дыры. При этом часть массы слившихся черных дыр превращается в энергию в соответствии с формулой Эйнштейна E = mc2. Эта энергия излучается в виде сильного всплеска гравитационных волн, которые и наблюдались LIGO.

Гравитационные волны на Земле вызывают чрезвычайно малые возмущения. Детекторы LIGO обнаружили относительные колебания пар пробных масс, разнесенных на 4 км, величиною в 10-19 м (это во столько же раз меньше размера атома, во сколько атом меньше яблока).

Исследования в LIGO осуществляются в рамках научной коллаборации LIGO (LSC — LIGO Scientific Collaboration), коллективом из более 1000 ученых из университетов в Соединенных Штатах и 14 других стран, включая Россию. В разработке детекторов и анализе данных участвуют более 90 университетов и научно-исследовательских институтов, существенный вклад также вносит участие около 250 студентов.

Сеть детекторов LSC включает интерферометры LIGO и детектор GEO600. Команда GEO включает ученых из Института гравитационной физики общества Макса Планка (Институт Альберта Эйнштейна, AEI) и университета Лейбница в Ганновере в партнерстве с университетами Великобритании: Глазго, Кардиффа, Бирмингема и другими, а также университета Балеарских островов в Испании.

Создание LIGO для обнаружения гравитационных волн было предложено в 1980 году профессором физики MIT Райнером Вайссом, профессором теоретической физики Калтеха Кипом Торном и профессором физики того же института Рональдом Дривером. Ныне все они являются заслуженными профессорами этих институтов.

Коллаборация VIRGO состоит из более чем 250 физиков и инженеров, принадлежащих к 19 различным европейским исследовательским группам: шесть из Национального центра научных исследований (CNRS) Франции; восемь из Национального института ядерной физики (INFN) Италии; две из Нидерландов (Nikhef); (Wigner RCP) из Венгрии; группой POLGRAW из Польши и Европейской гравитационной обсерваторией (EGO), которая обеспечивает работу детектора VIRGO недалеко от Пизы в Италии.

Открытие стало возможным благодаря новым возможностям обсерватории второго поколения (Advanced LIGO), существенно модифицированной по сравнению с первым, что позволило значительно увеличить объем зондируемой Вселенной и открыть гравитационные волны уже во время первого цикла наблюдений. Национальный научный фонд США лидирует в финансовой поддержке Advanced LIGO. Финансирующие организации в Германии (Общество Макса Планка), в Великобритании (Совет по обеспечению науки и технологии) и Австралии (Австралийский совет по исследованиям) также внесли значительный вклад в проект. Некоторые из ключевых технологий, сделавших Advanced LIGO гораздо более чувствительной, были разработаны и испытаны в германо-британском проекте GEO. Значительные вычислительные ресурсы были предоставлены кластером AEI Atlas в Ганновере, лабораторией LIGO университета Сиракуз и университета Висконсина-Милуоки. Несколько университетов спроектировали, создали и испытали ключевые компоненты для Advanced LIGO: Австралийский национальный университет, университет Аделаиды, университет Флориды, Стэнфордский университет, Колумбийский университет в Нью-Йорке, университет штата Луизиана.

Россия представлена двумя научными коллективами: группой физического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова и группой Института Прикладной физики РАН (Нижний Новгород).

Московскую группу создал и вплоть до последнего времени возглавлял член-корреспондент РАН Владимир Борисович Брагинский — всемирно известный ученый, один из пионеров гравитационно-волновых исследований в мире. В состав научной группы, включенной в число соавторов научного открытия, также входят профессора кафедры физики колебаний: Валерий Митрофанов (нынешний руководитель коллектива), Игорь Биленко, Сергей Вятчанин, Михаил Городецкий, Фарид Халили, доцент Сергей Стрыгин и ассистент Леонид Прохоров. Неоценимый вклад в исследования внесли студенты, аспиранты и технический персонал кафедры.

Группа Московского университета участвует в проекте с 1992 года. С самого начала основные усилия были направлены на повышение чувствительности гравитационно-волновых детекторов, определение фундаментальных квантовых и термодинамических ограничений чувствительности, на разработку новых методов измерений. Теоретические и экспериментальные исследования российских ученых нашли свое воплощение при создании детекторов нового поколения, позволивших непосредственно наблюдать гравитационные волны от слияния двух черных дыр.

В процессе работы группы над проектом LIGO получены результаты, имеющие принципиальное значение не только для проекта поиска гравитационных волн, но и для физики в целом:

— Создан уникальный подвес пробных масс, выполненный из плавленого кварца. Измеренное время затухания маятниковых колебаний пробной массы составило около пяти лет. Экспериментально продемонстрировано, что в кварцевых подвесах отсутствуют избыточные механические шумы, обнаруженные в стальных нитях (соответствующая публикация: В.Б. Брагинский, В.П. Митрофанов, К.В. Токмаков, Маятники из кварцевого стекла со сверхнизкими потерями, Известия Академии наук, сер. физическая, 64, №9, 1671-1674 (2000)).

— Детально исследованы шумы, связанные с электрическими зарядами, находящимися на кварцевых зеркалах детекторов (соответствующая публикация: L.G. Prokhorov, V.P. Mitrofanov, Space charge polarization in fused silica test masses of a gravitational wave detector associated with an electrostatic drive, Classical and Quantum Gravity, 27, № 22, 225014 (2010)).

— Обнаружен новый класс фундаментальных термодинамических шумов в зеркалах детектора. Их анализ привел к существенному изменению в текущей оптической конфигурации LIGO (соответствующая публикация: V.B. Braginsky, M.L. Gorodetsky and S.P. Vyatchanin, Thermodynamical fluctuations and photo-thermal shot noise in gravitational wave antennae, Physics Letters A, 264, 1-10 (1999)).

— Указано на опасность эффекта параметрической неустойчивости интерферометра, который впоследствии был обнаружен в детекторах LIGO, предложены способы его предотвращения (соответствующая публикация: V.B. Braginsky, S.E. Strigin and S.P. Vyatchanin, Parametric oscillatory instability in Fabry-Perot (FP) interferometer, Physics Letters A, 287, 331-335 (2001)).

— Предложены и проанализированы качественно новые топологии оптической системы гравитационно-волновых детекторов, основанные на принципах квантовой теории измерений. Разработанные методы должны улучшить чувствительность следующих поколений детекторов и способствовать развитию гравитационно-волновой астрономии (соответствующая публикация: V.B. Braginsky, F.Ya. Khalili, Quantum Nondemolition Measurements: the Route from Toysto Tools, Review of Modern Physics, 68, 1-11 (1996)).

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Операционный день

Кардиохирург Лео Бокерия — персонаж сугуб

Киноа: индейцы, белки

Начнем с геополитики (так сейчас принято)

На смерть пакета

Европейцы объявили войну пластиковым паке

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Сороки мгновенно оценивают намерения человека по его лицу

Сороки, как и другие животные, чувствуют на себе человеческий взгляд, однако при этом они не обязательно расценивают его как угрозу — птицам достаточно мимолётного взгляда на ваше лицо, чтобы понять, с какими намерениями вы к ним приближаетесь.

Тренировка иммунитета. Часть II.

Что еще поможет не болеть кроме правильного питания и спокойствия? Читайте вторую часть рекомендаций ведущих ученых мира по сохранению и приумножению иммунитета.

Насекомые прошли тест Тьюрингом

Ученые и выпускники МГУ имени М.В.Ломоносова подтвердили модель Алана Тьюринга, которая описывает такие сложные биологические рисунки, как пятна на шкуре леопарда или узоры на коже тропических рыб.

Стекло гибкое, металлическое

Участники международного проекта – учёные Московского института стали и сплавов и их японские коллеги из Университета Тохоку. Возглавляет коллектив исследователей профессор Дмитрий Лузгин.

Регион-рекордсмен

Якутия – один из самых уникальных регионов России. Начнем с того, что это самый большой регион нашей страны, занимает 18% ее территории.