Техника - молодёжи 2005-02, страница 28

TOP SCIENCE

Сегодня это весьма модная тема. Действительно, ситуация с гравитационными волнами очень напоминает спортивную азартную охоту на очень редкого зверя с малыми, на мой взгляд, шансами на успех. Однако цель охоты научная - обнаружить существующие в природе гравитационные волны от небесных тел и извлечь из принятого сигнала научную информацию. Задача лежит на переднем фронте современной науки и заслуживает того, чтобы о ней рассказать серьезно.

НА ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ

Михаил ГЕРЦЕНШТЕЙН, доктор физико-математических наук, профессор

ОХОТА

Экспериментальные установки по обнаружению гравитационных волн на Земле сооружаются в США под руководством профессора К. Торна (его доклад на русском языке опубликован в «Вестнике Российской Академии наук», 2001, т.71, №7, с. 588). В этом докладе Торн предлагает заключить пари на ожидаемый результат - прогноз показаний установок. Было сказано и о вкладе ряда российских физиков в эту проблему, в том числе и автора настоящей статьи. В работе 1962 г. обсуждалось применение лазерного интерферометра для приема гравитационных волн. С тех пор прошло 40 лет - каковы последние наши результаты?

Гравитационные волны дважды поперечные - поляризация перпендикулярна направлению распространения. Поэтому для их приема тоже надо использовать систему с двумя поперечными поляризациями - две бегущие радиоволны разной поляризации, с тем же направлением распространения. Эти радиоволны создаются искусственно - с помощью передатчика и передающей антенны. Нужен также приемник на другом конце трассы. При взаимодействии радиоволн возникает их модуляция по фазе. Фазовые сдвиги различны для волн различной поляризации, и это облегчает измерения. Надо просто измерить сдвиг фаз между двумя волнами, которые принимает приемник. Фаза зависит от времени. Частота модуляции фазы равна частоте гравитационной волны. Это дает возможность определить спектр и форму гравитационной волны. Применение бегущей волны вместо стоячей волны, как это было в интерферометре, дает ряд принципиальных и технических преимуществ:

1) Скорость радиоволн и гравитационных волн в вакууме одинакова и равна скорости света. Эффект накапливается на длине трассы. В дальнем космосе можно реализовать длинные трассы и тем самым выиграть в чувствительности по энергии более чем в миллион раз;

2) Система допускает смещение радиопередатчика и приемника вдоль трассы и допускает нестабильность частоты передатчика;

3) Система позволяет получить узкую диаграмму направленности приема гравитационных волн.

Межпланетная среда - не идеальный вакуум, там есть газ и электроны, и поэтому скорость радиоволн отличается от скорости света. На длинных трассах можно потерять чувствительность. Это отличие по скорости нужно исправить чисто радиотехническими методами.

Взаимодействие гравитационных и электромагнитных волн в вакууме описывается уравнениями общей теории относительности. Для примера можно привести два наблюдаемых явления, в которых это взаимодействие проявляется. Первое - отклонение луча света и радиоволн полем тяготения Солнца. И второе -

Большое Магелланово облако, находящееся на расстоянии 165 тыс. световых лет, где в 1987 г.-вспыхнула сверхновая

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2' 2 0 0 5

26