16 апреля 2018

Академик РАН Владислав Пустовойт выступил с докладом  «Об обнаружении гравитационных волн» на Ученом Совете МГТУ им. Н.Э. Баумана

Академик РАН Владислав Пустовойт выступил с докладом «Об обнаружении гравитационных волн» на Ученом Совете МГТУ им. Н.Э. Баумана

На заседании Ученого Совета МГТУ им. Н.Э. Баумана был заслушан  доклад академика РАН, профессора, д.ф.-м.н., научного руководителя научно-технического центра «Уникальное приборостроение» РАН  Владислава  Пустовойта «Об обнаружении гравитационных волн». В своем докладе он рассказал об истории научного подвига, который совершил в в начале ХХ века Альберт Эйнштейн, предсказав реальность существования в природе, наряду с механическими и электромагнитными волнами, гравитационных волн (ГВ). Не менее значимый научный подвиг совершили американские ученые, которые в  2016 году, спустя 100 лет после предсказания Эйнштейна, смогли зарегистрировать гравитационные волны.

В докладе академика  Пустовойта  было популярно рассказано о том, что такое ГВ, какова физическая природы этих волн, что может являться их источниками, какие есть способы регистрации ГВ, что собой представляют приемники, каков физический принцип регистрации ГВ и наконец, какой должна быть чувствительность приемника.  Был затронут вопрос о перспективе обнаружения ГВ и  возможно ли генерирование и детектирование ГВ в земных, лабораторных условиях, что означают ГВ для науки и практики, каковы перспективы исследований ГВ в МГТУ   им. Н.Э. Баумана.

Основная идея  Эйнштейна о ГВ в  том, что метрика пространства и времени определяется находящимися в ней массой и энергией. Движущиеся массы, обладающие при этом колоссальной энергией, порождают искажение метрики пространства и времени, которые, как и электромагнитные волны отрываются от порождающих их источников и распространяются в пространстве.

В настоящее время существует твердое убеждение, что если квадрупольный момент массы отличен от нуля и он меняется в пространстве и времени, то есть колеблется, то возникают ответные колебания метрики пространства и времени, которые распространяются со скоростью света.  

 Источниками гравитационных волн являются  двойные звезды, двойные черные дыры, двойные нейтронные звезды, или ЧД+НЗ, различные космологические катастрофы, коллапс двойных звездных систем, взрывы сверхновых звезд и т.п.

При этом  излучатели   генерируют гравитационные волны в области низких частот и широком диапазоне.

 Есть два метода детектирования гравитационных волн. Это резонансные детекторы, предложенные  Дж. Вебером в  1960 г.  Основная идея резонансных приемников – массивная болванка простой геометрии, охлаждаемая до низкой температуры.  В ней, под действием гравитационной волны, возникают собственные акустические колебания. Однако с помощью таких антенн ГВ волны ни разу зарегистрированы не были.  Но все равно в Америке до сих пор ведут исследования о возможности применения данных антенн. Использование лазерных интерферометров,  было предложено еще в СССР в 1962 г. Михаилом Евгеньевичем Герценштейном и Владиславом Ивановичем Пустовойтом.

Идея лазерных интерферометров – это использование интерференции лазерного излучения для измерения малых перемещений зеркала под действием гравитационной волны

Было доказано, что использование лазерной гравитационной антенны на основе интерферометра Майкельсона, позволит на базе 3-4 км довести ее чувствительность до 10-17 см, что составляет одну десятитысячную размера протона.

Сейчас лазерные интерферометры построены в США - LIGO (Ливингстон – штат Луизиана, Хенфорд – штат Вашингтон), в Италии, в Пизе – VIRGO, в Японии – ТАМА-300, в Германии – GEO-600.

В октябре 2015 года гравитационным интерферометром LIGO в Хенфорде и Ливингстоне была зарегистрирована ГВ. Точнее - было зарегистрировано изменение частоты сигнала в плечах интерферометра. Этот сигнал называется ЧИРП – частотно-изменяемый сигнал.

Непосредственное обнаружение гравитационных волн дает нам еще одно значительное подтверждение общей теории относительности, формирует новый канал получения информации о Вселенной («открыли  новое окно во Вселенную»). Кроме того,  мы  получили существенный прогресс в области  средств измерений и метрологии, в технологии высокоотражающих покрытий (зеркал), изоляции от вибраций, получение информации при большом уровне шумов и др. Ожидается получение новых результатов в гравиметрии, получение возможности ориентации по гравитационному потенциалу.

 

В МГТУ им. Н.Э. Баумана   успешно ведутся работы по детектированию ГВ. Это, прежде всего,  работы по созданию прототипа лазерной интерферометрической антенны на основе новой оптической схемы (двойной интерферометр Майкельсона),  обладающей большей чувствительностью и лучшим отношением сигнал/шум (проф. А.Н. Морозов). И работы по разработке принципов генерации и приему высокочастотных гравитационных волн (проф. В.О. Гладышев). В будущем от этих работ можно получить фундаментальные результаты по проверке ОТО, которые позволят   получить новое "окно" во Вселенную, как новый канал информации о ней.

По мнению докладчика, улучшить чувствительность лазерных интерференционных антенн можно посредством создания новых высококачественных зеркал, созданием  лазерного интерферометра в космосе, созданием подземного интерферометра (эйнштейновский телескоп). Интересен проект Европейского космического агентства - космический лазерный интерферометр LISA, (рассчитан на сверхнизкие частоты), а также создание всемирной сети лазерных интерференционных антенн.

При этом очень важную роль ученые отводят России, т.к. по географическому положению она представляет собой хорошее место для расположения гравитационной антенны, которая войдет в сеть гравитационных антенн. Возможны и другие области применения лазерных интерференционных антенн. Они могут быть использованы в геологии, геофизике и для наблюдения  динамической картины изменения гравитационного поля Земли.

 

 

Ваш браузер — Internet Explorer

К сожалению, этот браузер уже устарел: он уже не поддерживает новые веб-технологии и не соответствует современным веб-стандартам, поэтому некоторые элементы на странице могут отображаться некорректно. В этой связи, рекомендуется обновить Ваш браузер до последней версии или использовать альтернативные браузеры бесплатно, такие как Google Chrome, Mozilla Firefox, Yandex, Opera