ru24.pro
Новости по-русски
Март
2016

Открытие век спустя

Об этом корреспондент еженедельника «Биржа» побеседовал с одним из участников проекта, членом-корреспондентом РАН, доктором физико-математических наук, заместителем директора по научной работе Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород) Ефимом Хазановым.
Большое видится на расстоянии
— Ефим Аркадьевич, судя по всему, открытие века явно недооценили.

— Это вполне объяснимо. С точки зрения фундаментальной науки, это событие находится в одном ряду с открытием бозона Хиггса. Но как любое открытие в области фундаментальной физики, оно не оказывает никакого влияния на нашу повседневную жизнь, поэтому и не вызывает всеобщего интереса. 

Хотя не исключено, что через десятки лет оно сыграет такую же важную роль, как, например, открытие Максвеллом электромагнитных волн, которые дали нам радио, телевидение, телефон и все, без чего мы сегодня не можем обходиться. 

Кроме того, ценность подобного рода событий состоит не только в самом полученном результате, но и в том, чего удалось достичь на пути к нему. Образно говоря, каждый из участников проекта вложил в постройку этого грандиозного здания свой кирпичик, без которого оно бы просто рухнуло. А еще сделанное ими нашло применение и в областях, казалось бы, далеких от первоначально обозначенных. Это относится и к тому оптическому изолятору, который построен в нашем институте.

Коллаборация значит сотрудничество
— Насколько можно судить по публикациям, открытие гравитационных волн — итог работы большого международного коллектива?

— Да, родоначальниками проекта, который получил название LIGO (аббревиатура от англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory — лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) стали Массачусетсский технологический институт и Калифорнийский технологический институт, но по мере развития проекта в него вовлекались и другие научные учреждения, и ученые разных стран. Так сформировалась научная коллаборация LSC (то есть LIGO Scientific Collaboration,) в которую входят около 90 университетов и исследовательских институтов, более 1000 ученых из Соединенных Штатов и 14 других стран, которые разрабатывают технологию детекторов и анализируют данные, поступающие с LIGO. 

По масштабам этот проект можно сравнить с ЦЕРН (Европейская организация по ядерным исследованиям), создавшей большой адронный коллайдер. Но в области физики высоких энергий каждый новый ускоритель — это следующий шаг относительно предыдущего. А в нашем проекте все начиналось с нуля, у него не было никаких аналогов, и этим он уникален.

— Когда нижегородские ученые присоединились к проекту?

— ИПФ РАН вступил в коллаборацию LSC в 1997 году и активно работает в ней и по сей день. Однако нужно отметить, что, к сожалению, Россия на государственном уровне в этом проекте не участвует, и в нашем случае речь идет о том, что наш институт вложил в него собственные средства: у нас в стране на работы с непредсказуемыми результатами денег никто бы не дал. Но успех проекта, на мой взгляд, лучше всего доказывает, что в области фундаментальных исследований ученые должны получать средства на исследования, которые они считают перспективными. Потому что никто, кроме самих ученых, не может прогнозировать, в каком направлении следует вести поиск. 

Потребовалось всего сто лет
— Если существование гравитационных волн было предсказано Эйнштейном еще в 1916 году, то почему обнаружить их смогли только сейчас?

— Прежде ученые просто не располагали необходимым инструментарием, чтобы зарегистрировать эти волны. Не было ни соответствующих лазеров, ни технической возможности достичь той фантастической точности, которая требуется для таких измерений. 

Представьте: каждый из двух интерферометров, то есть детекторов для регистрации гравитационных волн, которые построены в США, представляет собой стальную трубу диаметром 1,25 м и длиной 4 км, где должен беспрепятственно распространяться лазерный свет. Поэтому внутри трубы постоянно поддерживается вакуум. Согласно теории Эйнштейна, при прохождении гравитационной волны через детектор расстояние между зеркалами изменится на чрезвычайно малую величину — меньше чем на одну десятитысячную диаметра протона (10–19 м). 

Вот с такими величинами приходится иметь дело исследователям в этом проекте. 

— Но ради чего были необходимы многолетние усилия стольких людей?

— Теперь, когда есть такой детектор, мы сможем получать большое количество информации об астрофизических событиях, которые происходили в космосе далеко и давно. Причем появился принципиально новый инструмент для их исследований: если раньше мы располагали информацией в виде электромагнитных волн, то есть, образно говоря, обладали только зрением, то теперь — в дополнение к нему — у нас есть еще один канал получения информации: к зрению прибавилось еще и обоняние (или осязание), если уж продолжать эту аналогию. 

Мал золотник, да…
— Вернемся к участию сотрудников ИПФ РАН в международном проекте LSC: что представляет собой сделанный ими прибор?

— Это оптический изолятор, то есть магнитная система, собранная из маленьких, специально подобранных и сориентированных фрагментов, которые создают сильное магнитное поле. Внутри находится кристалл, который «разворачивает» проходящее через него излучение лазера, пропуская его без потерь в одном направлении и изолируя возвращающееся излучение, чтобы оно не создавало помех работе лазера. Находится такой изолятор в вакууме, и эта была одна из сложнейших проблем, с которой мы столкнулись неожиданно, когда приступили к работе, но в итоге все же нашли решение. 

— Какая доля в общем успехе, на ваш взгляд, принадлежит нижегородским физикам?

— А это как и чем измерять. Если деньгами, то это совсем немного. Но можно смело сказать, что если бы мы не сделали изолятор с необходимыми параметрами, то результат не был бы получен. Но то же самое относится и к массе других составляющих этого проекта: на протяжении многих лет ученые разных стран решали каждый свою, не меньшей сложности, задачу для общего успеха: ученым впервые удалось наблюдать рябь пространственно-временной материи, называемую гравитационными волнами. 

— В чем же значение открытия гравитационных волн? 

— Гравитационные волны несут информацию об их внезапном происхождении и о природе гравитации. Физики пришли к выводу, что те гравитационные волны, которые были обнаружены, образовались в момент столкновения двух черных дыр, масса каждой из которых была многократно больше массы Солнца. В результате этой катастрофы, произошедшей примерно 1,3 миллиарда лет назад, во Вселенной появилась более массивная, вращающаяся черная дыра. Ее масса преобразовалась в гравитационные волны в долю секунды с максимальной выходной мощностью, примерно в 50 раз превышающей мощность всей видимой Вселенной. 

Продолжение следует
— Простите, дилетантский вопрос: а зачем это знание нужно живущим сегодня на Земле? Что нового оно внесет в наше понимание мироздания?

— Фундаментальные знания в момент их появления не имеют никакой практической значимости. Пока мы подтвердили справедливость теории Эйнштейна и рады этому событию. Но как знать, где и как это знание может быть применено в дальнейшем. Ведь цель познания — само познание.

— Сотрудничество ИПФ РАН с проектом LIGO продолжится?

— Да, сейчас идет работа над следующей версией установки. Для ее создания потребуется новый оптический изолятор, который мы готовы сделать. Кроме того, сотрудники ИПФ РАН ведут работы по созданию лазера для LIGO детектора гравитационных волн следующего поколения. Так что сотрудничество продолжается: мы стали уже полноправными активными участниками этого проекта исследования Вселенной.