Гравитационные волны (ГВ), или «рябь» пространства-времени, все время проходят мимо Земли, неся в себе информацию о загадочных процессах, происходящих в далеких уголках Вселенной. Однако лишь несколько лет назад мы научились идентифицировать эти волны, и в настоящее время наши возможности в отношении их изучения весьма ограничены.
Однако новая концепция «охотника за гравитационными волнами», основанная на анализе взаимодействия между частицами света и гравитации, может изменить это состояние дел. Кроме того, проект поможет ответить на фундаментальные вопросы о темной энергии и расширении Вселенной.
Три детектора ГВ, расположенные на поверхности Земли в настоящее время и называемые совместно Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) и Virgo, все работают по одному и тому же принципу: при прохождении ГВ через Землю происходят тонкие изменения продолжительности движения лазерного луча по траектории строго заданной длины, обусловленные изменениями структуры самого пространства-времени. Однако эти изменения являются чрезвычайно тонкими, поэтому для их регистрации требуется невероятно чувствительное оборудование и использование статистических методов обработки данных.
В новой работе трио исследователей, включающее Субхашиша Банерджи (Subhashish Banerjee), физика из Индийского технологического института в Джодхпуре, предлагает радикальный новый метод: регистрацию ГВ по результатам наблюдений взаимодействий между гравитонами – теоретическими частицами, являющимися переносчиками гравитационного взаимодействия – и фотонами, частицами света. Изучая это взаимодействие, можно получить представление о свойствах ГВ, а построенный на основе этой концепции детектор ГВ будет проще по конструкции и дешевле, по сравнению с существующими детекторами, считает Банерджи.
Однако слабое место предлагаемого метода состоит в том, что гравитоны являются чисто теоретическими частицами, и до сих пор ни разу не были обнаружены напрямую. Даже мнения ученых относительно их базовых свойств расходятся: одни эксперты считают, что гравитоны не имеют массы и движутся со скоростью света, в то время как другие полагают, что гравитоны представляют собой массивные частицы, которые движутся со скоростью меньше скорости света (т.н. теория гравитации с массивным гравитоном). Согласно Банерджи, использование предлагаемого его группой нового детектора ГВ позволит научному сообществу окончательно определиться в пользу одной из этих двух альтернативных гипотез, а также разрешить ряд фундаментальных вопросов, связанных с темной энергией и расширением Вселенной.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение