Физики нашли способ заглянуть в "слепую зону" Вселенной прямо с лабораторного стола

Михаил Года

Основные тезисы

Британские ученые разработали компактный детектор гравитационных волн для исследования среднечастотного диапазона, который можно разместить на столе, заполняя "слепую зону" Вселенной.
Новая технология основана на оптических резонаторах и позволяет многоканальное обнаружение гравитационных волн, открывая возможность для глобальной сети детекторов и обнаружения сигналов от разнообразных астрофизических источников.

Гравитационные волны от слияния двух черных дыр теперь можно будет заметить в лаборатории / Peter Jurik/Alamy

Британские ученые разработали концепцию компактного детектора гравитационных волн. В отличие от гигантских обсерваторий, новое устройство можно разместить на столе. Оно поможет исследовать ранее недоступный среднечастотный диапазон колебаний пространства-времени и заглянуть в "слепую зону" Вселенной, изучая явления, недоступные для современных инструментов.

С момента первой регистрации гравитационных волн в 2015 году наука достигла значительных успехов. С помощью наземных интерферометров, таких как LIGO и Virgo, ученые научились обнаруживать высокочастотные колебания пространства-времени, а благодаря сети радиопульсаров с 2023 года – над низкочастотными. Однако средний, милигерцовый диапазон частот (от 10-5 до 1 Гц) оставался "слепым пятном" для исследователей. Теперь ученые из Бирмингемского университета предложили решение этой проблемы, рассказывает 24 Канал.

Как новое устройство заполнит пробел в астрономии?

Новая концепция детектора базируется на передовых технологиях оптических резонаторов, которые сначала разрабатывались для оптических атомных часов. Устройство предназначено для измерения микроскопических фазовых сдвигов в лазерном свете, вызванных прохождением гравитационной волны, объясняет Eurekalert.

В отличие от масштабных интерферометров с многокилометровыми плечами, эти детекторы являются компактными и относительно устойчивыми к сейсмическим и другим наземным помехам.

Каждый блок предложенного детектора состоит из двух ортогональных сверхстабильных оптических резонаторов и атомных часов. Такая конструкция позволяет осуществлять многоканальное обнаружение гравитационных волн, что не только повышает чувствительность, но и позволяет определять поляризацию волн и направление к их источнику.

Для чего это вообще нужно?

Один из авторов разработки отметил, что эта технология позволит расширить возможности обнаружения гравитационных волн в совершенно новом диапазоне частот с помощью приборов, помещающихся на лабораторном столе.

Это открывает перспективы для создания глобальной сети таких детекторов и поиска сигналов, которые иначе оставались бы незамеченными еще по меньшей мере десять лет.

Ожидается, что в среднем диапазоне частот можно будет обнаружить сигналы от различных астрофизических источников, в частности от компактных двойных систем из белых карликов и от слияния черных дыр.

Хотя будущие космические миссии, например LISA, также нацелены на этот диапазон, как объясняет NASA, их запуск запланирован только на 2030-е годы. Предложенные же настольные детекторы могут начать исследования уже сейчас. По словам ученых, этот метод позволит проверять астрофизические модели, изучать слияния массивных черных дыр и даже искать стохастические фоны из ранней Вселенной.