Два австралийских физика утверждают, что их детектор размером с монету сможет обнаружить гравитационные волны раньше, чем Лазерная Интерферометрическая Лаборатория «LIGO» (стоимость которой составляет около 365 миллионов долларов).
Согласно предсказаниям гениального Эйнштейна и Общей теории относительности в пространственно-временном континууме должна возникать «рябь» из гравитационных волн, испускаемых при ускорении массивных объектов. Именно это и есть гравитационные волны.
Правда, это явление еще никто не наблюдал до сих пор. Соответственно, и объяснить никто толком не может. И вот теперь, крошечный детектор, который создали Максим Горячев и Майкл Тобар возможно, подтвердит существование таких волн.
Традиционно, в качестве гравитационных антенн, применялись металлические «болванки» длиной около метра и весом в тонну. Но такая конструкция позволяла искать гравитационные волны только с частотой менее нескольких килогерц. А вот крошечные колебания, которые при этом предположительно могут возникнуть в подобном датчике, весьма трудно обнаружить, если их амплитуда будет ниже уровня теплового шума.
Доктор наук Горячев и профессор Тобар считают, что преодолели эту проблему, так как созданное ими устройство ищет гравитационные волны в диапазоне от 1 МГц до 1000 МГц, работая при очень низкой температуре, всего лишь на 0,01 градусов Кельвина превышающей абсолютный нуль.
Конструкция датчика
Вся соль изобретения тут в предлагаемой конструкции датчика. Датчик в разработке состоит из расположенного в вакуумной камере кварцевого диска около 2,5 см в диаметре, соединенного шарнирно с другим кварцевым элементом конструкции. Прохождение высокочастотной гравитационной волна должно вызвать вибрацию этого диска (толщиной в 2 миллиметра) и создание стоячих волн звука.
Особенностью изобретенной учеными антенны является ее способность работать в «квантовом» режиме, то есть обнаруживать отдельные кванты звуковой энергии.
Верхняя поверхность диска слегка изогнута с целью обеспечения лучшего «захвата» звуковых квантов (фононов) и улучшения отношения сигнал-шум. По своей природе кварц является материалом, который позволяет преобразовывать крошечные механические колебания непосредственно в электрический сигнал, далее поступающий для усиления на усилитель «SQUID» (сверхпроводящий квантовой интерференционный усилитель) с чрезвычайно низким уровнем шума.
После учета всех известных источников шума, Горячев и Тобар считают, что их установка для обнаружения напряжений в пространстве-времени будет более чувствительной, чем детектор «LIGO», который стремится обнаружить гравитационные волны в диапазоне от 0.1 кГц до 1.0 кГц от таких источников, как двойные нейтронные звезды или столкновения черных дыр. Лазерная интерферометрическая обсерватория «LIGO» планирует доказать существование гравитационных волн к концу 2018 года.
Горячев и Тобар утверждают, что их устройство будет способно обнаруживать гравитационные волны испускаемое даже такими элементарными частицами, как аксионы, предположительно испускаемые небольшими звездами и черными дырами.
Установка также может наложить ограничения на уровень предполагаемого гравитационного излучения (предсказываемого некоторыми теориями Большого взрыва) ранней Вселенной.
Поделиться: