Гравитационно-волновая лаборатория

 

   В лаборатории ведутся теоретические и экспериментальные исследования по созданию источника и приемника гравитационных волн.
   

   Предложены новые методы регистрации гравитационного излучения.
   

   Проводится математическое моделирование многолучевых интерферометров Фабри-Перо, Маха-Цандера, Майкельсона с зеркалами на свободных массах
 

   В лаборатории проводят работы в области гравитации и космологии, релятивистской электродинамики, многолучевой интерферометрии, спектроскопии, нанотехнологий, криогенной и вакуумной техники.

 

  Лаборатория является соорганизатором  International Meeting «Physical Interpretations of Relativity Theory»

 

 

  Доклад академика, профессора, д.ф.-м.н., научного руководителя научно-технического центра «Уникальное приборостроение» РАН Владислава Ивановича Пустовойта «Об обнаружении гравитационных волн», который проходил на заседании Ученого Совета МГТУ им. Н.Э. Баумана под председательством ректора МГТУ им. Н.Э. Баумана, профессора Анатолия Александровича Александрова

Презентация с выступления (скачать)

   Академик Владислав Пустовойт рассказал об истории научного подвига, который совершил в в начале 20-го века Альберт Эйнштейн, предсказав реальность существования в природе, наряду с механическими и электромагнитными волнами, - гравитационных волн. 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 способы регистрации ГВ, что собой представляют приемники, какой 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 заключается 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. (слайд 3,5)

  Как предположил в 40-х годах 20 века В.А. Фок источниками гравитационных волн являются: (слайды 9-32)

1.Двойные звезды,

2. Двойные черные дыры,

3. Двойные нейтронные звезды, или ЧД+НЗ

4. Различные космологические катастрофы:

 - коллапс двойных звездных систем, взрывы сверхновых звезд и т.п.

 

Особенности излучателей гравитационных волн: низкие частоты и широкие полосы.

 

Методы детектирования ГВ

  1. Резонансные детекторы (Дж. Вебер 1960 г.) (слайд 7)

Основная идея резонансных приемников – это массивная болванка простой геометрии, охлаждаемая до низкой температуры, в которой 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 ведутся исследования в возможности применения данных антенн.

 

  1. Лазерные интерферометры, использование которых было предложено еще в СССР в 1962 г. Михаилом Евгеньевичем Герценштейном и Владиславом Ивановичем Пустовойтом. (слайды 9-32)

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

  Было показано, 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.

  Что означает непосредственное обнаружение ГВ:

 

  1. Еще одно значительное подтверждение ОТО,
  2. Новый канал получения информации о Вселенной («открыли  новое окно во Вселенную»)
  3. Пропаганда науки среди молодежи
  4. Существенный прогресс в области  средств измерений и метрологии, в технологии высоко отражающих покрытий (зеркал), изоляции от вибраций, получение информации при большом уровне шумов и др.
  5. Гравиметрия, ориентация по гравитационному  потенциалу.

  В МГТУ им. Н.Э. Баумана ведутся работы по ДЕТЕКТИРОВАНИЮ ГРАВИТАЦИОННЫХ  ВОЛН (слайды 36-41).

  1. Ведутся 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).
  2. Работы по разработке принципов генерации и приему высокочастотных гравитационных волн (проф. В.О. Гладышев).

 

  Что будет дальше в области исследования и использования ГВ?

  Как часто могут наблюдаться такие события?

  Частота подобных событий для двойных черных дыр внутри сферы радиусом  около нескольких сотен мегапарсек составит   3-100  событий в год для масс черных дыр    до 100 солнечных масс.

  Какие фундаментальные результаты можно ожидать в будущем?

  Проверка Общей теории относительности, 

  Новое окно во Вселенную (новый канал информации).

  Как улучшить чувствительность лазерных интерференционных антенн?

-  Создание новых высококачественных зеркал, создание  лазерного интерферометра в космосе, подземный интерферометр (Эйнштейновский телескоп)

-   Проект европейского космического агентства Космический лазерный интерферометр LISA, ( рассчитан на сверхнизкие частоты, источником ГВ являются большие массы) (слайд 33)

-    Создание всемирной сети лазерных интерференционных антенн (слайд 34). Очень важную роль ученые отводят России, т.к. по ее географическому положению она представляет собой хорошее место для расположения гравитационной антенны, которая войдет в сеть гравитационных антенн.

 

  Какие еще другие применения лазерных интерференционных антенн возможны?

  Использование в геологии и геофизике, наблюдение динамической картины изменения гравитационного поля Земли.

 

Похожие материалы (по тегу)

Другие материалы в этой категории: Лаборатория электродинамики движущихся сред »