Скачать презентацию с доклада (в формате PDF)

  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.

 

2. 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^-17см, 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 LIGOв 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.