Конспект лекции Кипа Торна на фестивале науки NAUKA 0+
12 октября в на фестивале науки NAUKA0+ в МГУ имени М. В. Ломоносова прошла лекция лауреата Нобелевской премии по физике, научного консультанта фильма «Интерстеллар»Кипа Торна. Ученый рассказал о том, что такое гравитационные волны, как они были открыты и какие тайны Вселенной они помогут раскрыть. «Лаборатория» подготовила краткий конспект.
Когда возраст Вселенной составлял всего 10 в -12-ой степени секунд, родилось электромагнитное излучение. Оно появилось не во всем пространстве-времени, а только в отдельном «пузыре». Давление в нем было намного выше, чем во всех остальных, и произошел взрыв. Он объединил много маленьких «пузырей» в один большой. Согласно этой теории, именно тогда родились первые колебания пространства-времени – гравитационные волны.
Электромагнитное излучение очень отличается от гравитационного. Оно лишь проходит через пространство-время, а гравитационное волны – это колебания самого пространства-времени. Они появляются, когда происходят столкновения массивных объектов, например, черных дыр. К тому же, мы до сих пор не знаем точно, что такое свет – частица или волна. Гравитационные волны же не двойственны, они отражают движение материи. Кроме того, их длина намного меньше длины электромагнитной волны. Она составляет сантиметров. Это в 100 000 раз меньше, чем средняя длина волны ядерных колебаний.
Существование гравитационных волн предсказал еще Эйнштейн в 1916 году, но лишь в 1960-х Вебер создал первый прототип гравитационного интерферометра – устройства, которое должно улавливать гравитационные волны. Кип Торн в это время учился в университете и разрабатывал группу теорий, связанных с черными дырами и устройством Вселенной. Его первая научная работа была посвящена гравитационно-волновой астрономии, и именно он стал одним из основателей этого направления науки.
В 1972 году Кип Торн впервые посетил Москву. Там он работал с Владимиром Брагинским, специалистом в области квантовой физики и физики колебаний. Советский ученый стал учителем и другом Торна и, вдохновил его на создание LIGO– интерферометра, на котором впервые были зарегистрированы гравитационные волны от столкновения черных дыр. Прототип LIGO, его конструкцию и дизайн разрабатывал Кип Торн вместе с коллегами в 90-х годах. Сейчас в проекте задействовано более 1200 ученых из 18 стран.
В составе интерферометра две гравитационно-волновые обсерватории в США, одна в Ливингстоне, другая в Хэнфорде. Между ними больше 3000 километров, ведь уловить колебания пространства-времени, скорость которых почти равна скорости света, можно только при очень большом масштабе исследований.
Планы на будущее – усовершенствовать LIGO. В обновленном виде он должен начать работу до февраля 2019 года, и тогда ученые смогут следить за излучением пульсаров, нейтронных звезд и сверхновых. Основная цель – научиться регистрировать каждое столкновение черных дыр массой меньше 300 солнечных во Вселенной. Также до 2050 года планируется запуск проектов CMBPolarizationи BigBangObserver. В них гравитационные волны помогут исследовать дальний космос и ответить на вопросы о рождении и формировании Вселенной.
Конспект сделала Екатерина Грановская (студентка 2 курса факультета журналистки МГУ имени М. В. Ломоносова).
Фото: Дарья Дувизон, Игорь Анисимов.