Гравітаційні хвилі: цікаві факти

У 1916 році Альберт Ейнштейн висловив, що поля тяжіння повинні мати свої гравітаційні хвилі. Відкриття гравітаційних хвиль може мати не менше фундаментальне значення, ніж відкриття радіохвиль. Можливо, з’явиться новий вид зв’язку. Деякі вчені вважають, що хвилі гравітації поширюються в сотні разів швидше хвиль електромагнітного поля.

Гравітаційні хвилі повинні виникати при всякому коливанні гравітаційних мас. Їх енергія зростає при збільшенні маси тіла, що рухається і частоти коливань. Елементарні частинки, наприклад, коливаються надзвичайно швидко, але їх маса дуже мала! Маси планет, подвійних і потрійних зірок колосальні. Але вже дуже малі частоти їх коливань. В обох випадках гравітаційні хвилі мають занадто малу енергією. Але вчені, все-таки, ставлять завдання створити генератори та приймачі гравітаційних хвиль.

Цікаву ідею для досвіду ще в 1969 р висловив американський фізик Джозеф Вебер. Генератор і приймач він запропонував виготовити з п’єзокристал. Якщо викликати коливання пьєзокристала високочастотним електромагнітним полем, то він стане джерелом гравітаційних хвиль, які, досягнувши іншого пьезокристалла, викличуть деформацію і поява електричних зарядів на його гранях. Але виявилося, що поставити дослід практично неможливо. П’єзокристал об’ємом в 50 м3 випромінює хвилі потужністю всього в одну десятітрильйонну ерга в секунду. А приймач з таким же кристалом вловлює потужність не менше однієї стомільйонний ерга в секунду. Значить, приймач просто не почує сигнали передавача.

Але це не зупинило Джозефа Вебера, і він поставив ще один досвід, взявши до уваги, що тільки дуже масивні об’єкти генерують досить потужні гравітаційні хвилі, які виникають при колапсі зірок – їх безмежному сверхплотном стисненні під впливом величезної сили тяжіння, обертанні нейтронних зірок – ” білих карликів “, зближенні нейтронних зірок … Може бути, якісь із цих джерел дійсно функціонують недалеко від нашою планетою системи?

Ось для реєстрації таких, що йдуть з всесвіту, гравітаційних хвиль і побудував свою детектор Джозеф Вебер.

В якості антени для уловлювання гравітаційних хвиль Вебер застосував … земну кулю. Це було саме масивне тіло, що були в його розпорядженні. На думку вченого, земну кулю, потрапивши в гравітаційні хвилі, повинен почати пульсувати.

Для реєстрації хвиль гравітації, що викликаються коливаннями антени-Землі, Вебер підвісив у вакуумній камері, ізольованій від сторонніх коливань, тисячокілограмовий алюмінієві циліндри. Гравітаційні коливання Землі викликають в ньому резонансні пружні коливання, реєстровані кварцовими тензодатчиками.

Але цей прилад повинен реагувати на сейсмічні та інші місцеві обурення, які треба виключити. Для цього Вебер застосував систему фільтрів і гасителів. Крім того, він встановив кілька таких циліндрів, розташувавши їх на відстанях до 1000 км один від одного. Щоб пройти цю відстань, пружні хвилі від природних землетрусів витратять досить великий час. А пульсації, що викликаються гравітаційними хвилями, подіють на далекі одна від одної детектори одночасно або майже одночасно. Вебер розглядав тільки ті сигнали, які прийняті його детекторами з різницею в часі не більше 0,4 сек.

Але може бути, що сейсмічні обурення від різних причин досягнуто трьох детекторів одночасно. Вебер підрахував, що ймовірність випадкових збігів можлива лише один раз за 70 млн. Років.

Детектори пропрацювали протягом 81 дня. І виявилося за цей час 17 збігів на двох детекторах і кілька збігів на трьох і навіть чотирьох детекторах. При цьому потужність прийнятих коливань виявилася зовсім не такою вже невловимою. Вона становила близько 1% потужності сонячного світла. Значить, Земля знаходиться в області потужних коливань гравітаційних хвиль.

Наступні досліди і розрахунки професора Вебера показали, що джерела гравітаційних хвиль, що викликають коливання його детекторів, знаходяться в тому ж напрямку, що і центр нашої Галактики, центр Чумацького Шляху.

Вчені планують перенести досліди з вивчення гравітаційних хвиль на Місяць, там практично немає процесів, які на Землі пов’язані з виверженнями вулканів, з цунамі і землетрусами. Отже, можна позбутися від заважає фону. Розташувавши один циліндр Вебера на Місяці, другий – на Землі, легко порівняти результати показань і визначити швидкість хвиль гравітації і їх напрямок значно точніше.

...
ПОДІЛИТИСЯ: