0
13829
Газета Наука Печатная версия

09.04.2024 17:18:00

Что делает космологию экспериментальной наукой

Гравитационные волны становятся привычным объектом изучения для физиков

Тэги: физика, космология, гравитация, гравитационные волны


физика, космология, гравитация, гравитационные волны Атомы стронция (Sr) в ячейках оптической решетки, возбуждаемые лазером и испускающие фотоны. Иллюстрация Physorg

В свое время Нильс Бор постулировал квантовые скачки электронов, которые после возвращения в исходное (ground) состояние испускают фотон.

Ученые из Университета штата Колорадо и Института стандартов и мер обнародовали данные о создании 3D-оптической решетки, в ячейках которой находятся сверхохлажденные – cold – атомы стронция. Результаты этой работы публикует журнал Science. Авторы возбуждали стронций лазерным светом, в результате чего получили более точные миллигерцовые (mHz) оптические часы, которые повысят разрешение измеряемых переходов.

В сообщении американцев подчеркивается, что благодаря использованию системы из многих физических тел, взаимодействующих друг с другом в пространстве, создана платформа для прецизионных квантовых измерений. Несомненно, что астрофизики по достоинству оценят еще более точные часы, позволяющие измерять колебания пространства-времени при прохождении по нему гравитационных волн разных энергии, длин волн и частоты…

Теоретически распространения в пространстве гравитационных волн предсказал еще Альберт Эйнштейн. Эти гравитационные волны представляют собой «рябь» (ripples) единого пространственно-временного континуума.

Идеями Эйнштейна проникся молодой и суперталантливый советский физик Георгий Гамов. Сам Вячеслав Молотов, председатель Совета народных комиссаров СССР (1930–1941), дал в 1933 году разрешение Гамову выехать с женой в Париж на одну из теоретических конференций. На ней обсуждались животрепещущие вопросы нарождающейся квантовой физики, против которой выступал автор общей теории относительности. Гамов удивил всех, заявив, что частица может вылетать из ядра, используя туннель под энергетическим барьером. Много позже был создан сканирующий туннельный микроскоп, который стал инструментальным доказательством реальности идеи, согласно которой под барьером может проходить и электрон.

Другим доказательством мощи таланта Георгия Гамова стало предсказание им СМВ – остаточного, после Большого взрыва, микроволнового космического фона. И этот фон действительно вскоре был открыт. Мало того, была показана его анизотропия, или неравномерность. После Большого взрыва Вселенная стала расширяться, претерпевая экспансию. Это расширение только ускоряется. Этот феномен лежит в основе Стандартной космологической модели. Ее провозвестником стал Джим Пиблс, всю жизнь проработавший в Принстоне, где Эйнштейн пытался разработать единую теорию поля.

Пиблс с начала 1960-х занимался дальнейшей разработкой ОТО. Он считается архитектором современной космологии, ее теории, учитывающей микроволновый космический фон как эхо Большого взрыва и его анизотропию. Так, космология стала экспериментальной наукой.

Теория говорит, что вокруг галактик существует гало темной материи, определяющей распределение масс материи и антиматерии. Экспансию пространства эта теория объясняет воздействием темной энергии, которая определяет и ускорение расширения Вселенной.

Создателю теории в 2019 году присудили Нобелевскую премию по физике, но это не охладило его стремления к пониманию реалий пространства-времени. Большие надежды он возлагает на данные, получаемые с помощью инфракрасного космического телескопа Уэбба. Этот замечательный физический прибор показал наличие удаленных от нас аномальных объектов. С его помощью были открыты шесть галактик, возраст одной из которых всего 700 млн лет после Большого взрыва. Однако она имеет в своем составе 100 млн звезд. Совсем как наша галактика Млечный Путь, набравший это число за 13 млрд лет! Что это за «примордиальные» объекты, наличие которых нарушает стройную картину нашего мира, над созданием которой в течение десятилетий трудился Пиблс, – пока загадка...

Эйнштейн провозгласил единство пространства-времени, по которому «пробегают» гравитационные волны разного масштаба и частоты. Наземные лазерные обсерватории смогли в 2015 году уловить слабенькие гравитационные волны небольшой длины, пришедшие к Земле после слияния двух небольших черных дыр. Энергию этих волн можно сравнить с ударами маленьких мальчиков, не несущих угрозы даже их нежной коже. Совсем иное дело – волны, генерируемые в результате столкновения сверхмассивных черных дыр (SMBH). Их особенность – высокая энергия и чрезвычайно большая длина волны – десятки световых лет. На такие длины не рассчитаны 4-километровые лазерные лучи наземных интерферометров, длина которых меняется по мере прохождения гравитационной «ряби».

Поэтому понятен интерес к сообщению Европейского космического агентства (ESA), которое решило начать в 2025 году создание космического интерферометра LISA (Light Interferometer Space Antenna). Два ориентированных под углом по отношению друг к другу лазера создадут измерительную базу, которую невозможно создать в земных условиях. 


Читайте также


Проверка не в пользу Эйнштейна. Квантовая физика как реальность и расчетная схема

Проверка не в пользу Эйнштейна. Квантовая физика как реальность и расчетная схема

Александр Печенкин

0
3887
Нейтрино доносят до нас сообщения о том, что происходит в глубинах космоса

Нейтрино доносят до нас сообщения о том, что происходит в глубинах космоса

Александр Спирин

Охота за маленьким «нейтрончиком»

0
14188
Возможно, черные дыры формировались одновременно со звездами

Возможно, черные дыры формировались одновременно со звездами

Максим Ухин

Телескопы на все случаи жизни Вселенной

0
14562
С точностью до одного фотона

С точностью до одного фотона

Максим Ухин

Металинзы позволяют манипулировать испусканием квантов света с разной длиной волны и формой

0
11476

Другие новости