У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим)

11 лютого 2016 р. сталася подія, на яку чекало не одне покоління фізиків. Учасники міжнародної наукової колаборації LIGO виступили із заявою про те, що їм вдалося зафіксувати гравітаційні хвилі — коливання кривини простору-часу, породжене злиттям двох чорних дір на відстан...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Вісник НАН України
Datum:	2016
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainisch
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2016
Schlagworte:	Інтерв’ю
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99874
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим) // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860270260689567744
citation_txt	У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим) // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Вісник НАН України
description	11 лютого 2016 р. сталася подія, на яку чекало не одне покоління фізиків. Учасники міжнародної наукової колаборації LIGO виступили із заявою про те, що їм вдалося зафіксувати гравітаційні хвилі — коливання кривини простору-часу, породжене злиттям двох чорних дір на відстані приблизно 1,3 млрд світлових років. Про історію пошуків гравітаційних хвиль, про дивовижні технологічні рішення і значущість цього відкриття для подальшого розвитку астрономії ми говорили з доктором фізико-математичних наук, професором Валерієм Івановичем Ждановим і доктором фізико-математичних наук Юрієм Володимировичем Штановим.
first_indexed	2025-12-07T19:05:52Z
format	Article
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 4 3 ІНТЕРВ’ЮІНТЕРВ’Ю У ПОШУКАХ ГРАВІТАЦІЙНИХ ХВИЛЬ: ШЛЯХ ДО ВІДКРИТТЯ, ТРІУМФ, ПЕРСПЕКТИВИ Інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим 11 лютого 2016 р. сталася подія, на яку чекало не одне покоління фізиків. Учасники міжнародної наукової колаборації LIGO виступили із заявою про те, що їм вдалося зафіксувати гравітаційні хвилі — коливання кривини простору-часу, породжене злиттям двох чорних дір на відстані приблизно 1,3 млрд світлових років. Про історію пошуків гравітаційних хвиль, про ди- вовижні технологічні рішення і значущість цього відкриття для подальшо- го розвитку астрономії ми говорили з доктором фізико-математичних наук, професором Валерієм Івановичем Ждановим і доктором фізико- математичних наук Юрієм Володимировичем Штановим. Гравітаційні хвилі — це коливання кривини простору-часу, які поширюються зі швидкістю світла. Їх існування було перед- бачене загальною теорією відносності (ЗТВ) Ейнштейна сто років тому. Упродовж останнього півстоліття фізики в усьому світі докладали колосальних зусиль для їх експерименталь- ного виявлення. Восени 2015 р. під час першого сеансу спо- стережень на детекторі aLIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) [1], побудованому в США, було зареєстровано гравітаційно-хвильовий сплеск. Після кількох місяців ретельної перевірки 11 лютого 2016 р. на прес- конференції наукової колаборації LIGO у Вашингтоні було оголошено про експериментальне відкриття гравітаційних хвиль. «Шановні пані та панове! Ми виявили гравітаційні хви- лі! Ми зробили це!» — емоційно підбив підсумок виконавчий директор LIGO Девід Рейц (David Reitze). Випромінювати гравітаційні хвилі можуть будь-які тіла, що рухаються з прискоренням, однак проблема полягає в тому, що гравітаційне випромінювання надто слабке, щоб його зафік- сувати. Потрібна якась катастрофічна подія, вибух грандіоз- ної потужності, наприклад злиття чорних дір, нейтронних зір, колапс ядра наднової. Гравітаційна хвиля при взаємодії з про- бними масами змушує їх рухатися одна відносно одної, але ці рухи надзвичайно малі. Коли хвилі від злиття двох чорних дір ШТАНОВ Юрій Володимирович — доктор фізико-математичних наук, завідувач лабораторії астрофізики і космології Інституту теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України ЖДАНОВ Валерій Іванович — доктор фізико-математичних наук, завідувач відділу астрофізики Астрономічної обсерваторії Київського національного університету імені Тараса Шевченка 4 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (4) ІНТЕРВ’Ю масами 29 і 36 мас нашого Сонця, подолавши відстань приблизно 1,3 млрд світлових років, досягли Землі, вони мали амплітуду порядку 10–22—10–21, а детектори в LIGO зафіксували зсув фази лазерного променя, що відповідає зміщенню дзеркального відбивача на величину, яка в тисячу разів менша за діаметр протона. Гравітаційно-хвильовий сигнал було зафік- совано двома інтерферометрами LIGO, розмі- щеними на відстані понад 3000 км один від од- ного, із затримкою в 7 мс, що повністю відпові- дає теоретичним розрахункам. Сигнал тривав близько 0,2 с, і його було виміряно зі статис- тичною достовірністю, вищою за 5,1σ. Проте, як запевняють учасники колаборації, він був настільки сильним, що його можна було «ба- чити» неозброєним оком на фоні завад. Крім того, за іронією долі, частота сигналу приблиз- но збігається з частотою людської мови, і вчені змоделювали його у звуковій формі (фізично ці явища різні, але частоти однакові — від де- сятків герців до кілогерців), — так званий chirp, або цвірінькання, що сприяло зацікавленості широкої громадськості. Тепер кожен мав змогу послухати гравітаційну хвилю від злиття двох чорних дір. — Минулого року вся світова наукова спільнота відсвяткувала 100-річчя загаль- ної теорії відносності. А на початку цього року ще один тріумф теорії Ейнштейна — пряме спостереження гравітаційних хвиль. Це просто якась магія круглих дат! — Так, прийнято вважати, що 100-річчя ЗТВ було в минулому році. У листопаді 1915 р. Аль- берт Ейнштейн зробив доповідь, в якій навів рівняння релятивістської теорії тяжіння. Цьо- му передував довгий і непростий шлях, під час якого, працюючи з 1907 р. над узагальненням спеціальної теорії відносності, Ейнштейн роз- робив увесь понятійний апарат. Однак дехто має думку, що справжній відлік ЗТВ слід почи- нати з березня 1916 р., коли в журналі Annalen der Physik Ейнштейн опублікував великий огляд «Основи загальної теорії відносності», в якому детально описав фізичні принципи реля- тивістської теорії гравітації, виклав основи тео- ретичного апарату і дав докладне обґрунтуван- ня рівнянь ЗТВ. Крім того, у червні з’явилася ще одна його стаття «Наближене інтегрування рівнянь поля тяжіння», де вперше було обгово- рено існування гравітаційних хвиль. Безпосереднє спостереження гравітаційних хвиль відбулося 14 вересня 2015 р., а фінальна публікація з’явилася в журналі Physical Review Letters 11 лютого 2016 р. [2]. Як бачите, збіг за датами з різницею у століття ще повніший, але нічого магічного, сподіваємося, тут немає. Взагалі, це тріумф скоріше не теорії Ейн- штейна, а можливостей сучасних технологій. Теорій, альтернативних ЗТВ, було і є багато, але, якщо теорія релятивістська, для фахівців очевидно, що має бути певне хвильове рів- няння, як ми це маємо, наприклад, в електро- динаміці. Отже, питання скоріше не в тому, чи існують взагалі хвилі гравітації, а в тому, щоб параметри експериментально спостереженої хвилі збігалися з передбаченнями ЗТВ. Хоча Обсерваторії LIGO в Лівінгстоні, штат Луїзіана і в Хенфорді, штат Вашингтон [1] ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 4 5 ІНТЕРВ’Ю після багаторічних тестувань цієї теорії осо- бливих сумнівів у цьому не було. Ейнштейн показав, що в його теорії гравіта- ції є випромінювання, яке може відірватися від джерела і поширюватися зі швидкістю світла. Ви вже зазначали, що воно дуже слабке і зареє- струвати його надзвичайно складно, однак, як бачите, виявилося можливо. — Упродовж багатьох десятиліть фізи- ки намагалися задетектувати гравітаційні хвилі. Розкажіть, будь ласка, детальніше про етапи цього «полювання». — У першій половині минулого століття фізики не надто вірили, що вдасться зафіксу- вати гравітаційні хвилі. У 1960-х роках Джо- зеф Вебер (Joseph Weber) з Мерілендського університету почав конструювати резонанс- ні детектори — цілісні циліндри з чутливими п’єзодатчиками з обох боків, добре ізольовані від сторонніх коливань і вібрацій. Принцип реєстрації досить простий — під дією гравіта- ційної хвилі циліндр вібрує в такт викривлен- ням простору-часу, що й реєструють датчики. У 1969 р. Вебер опублікував статтю, в якій по- відомив про те, що він отримав сигнал одразу на двох таких резонансних детекторах, відда- лених один від одного на 2 км. Точність його детекторів була на рівні 10–16, але Вебер вва- жав, що в центрі нашої галактики можуть від- бутися катастрофічні події, які дадуть сигнал з амплітудою коливань такого порядку. Вебер мав досить високий авторитет у своїй галузі і його повідомлення стали справжньою науковою сенсацією. Однак багато науковців скептично поставилися до отриманих резуль- татів. Численні дослідницькі групи по всьому світу почали будувати подібні детектори, але так і не змогли зафіксувати нічого схожого на веберівський сигнал. Тим не менш роботи Ве- бера дали поштовх для розвитку досліджень у цьому напрямі. З того часу і розпочалося, як Ви кажете, «полювання» на гравітаційні хвилі. — Українські фізики також долучилися до цих пошуків? — Так, у Києві у 1970-х роках також шукали гравітаційні хвилі. Цим займалася дослідниць- ка група при Інституті теоретичної фізики АН УРСР. Зачинателем цих робіт у колишньому Радянському Союзі був професор Москов- ського державного університету Володимир Борисович Брагінський. Він, до речі, один із учасників наукової колаборації LIGO і співав- тор статей, у яких було повідомлено про детек- тування гравітаційних хвиль [2, 3]. На початку 1970-х років після циклу вимі- рювань на детекторі веберівського типу в Мо- скві Брагінський домовився про проведення експериментальних робіт у Києві з академіком АН УРСР Олексієм Зіновійовичем Петро- вим — відомим фізиком-теоретиком, автором всесвітньо відомої алгебраїчної класифікації гравітаційних полів, який тоді очолював відділ теорії відносності і гравітації в Інституті теоре- тичної фізики. Отже, в рамках теми Державно- го комітету з науки і техніки СРСР розпочали- ся підготовчі роботи з перевірки спостережень Вебера. У підвалі готелю «Феофанія» зібрали резонансний детектор. Ось він на фото. Як ба- чите, дослідники жартома намалювали на ва- куумній камері давньогрецького філософа Ді- огена, який сидить у бочці та прислухається до «гравітаційної музики небесних сфер». На жаль, Олексій Зіновійович Петров не- вдовзі помер, і подальші роботи очолив про- фесор Казимир Антонович Пірагас. Згодом під його керівництвом роботи було продовжено в Українському центрі метрології та стандартиза- Біля гравітаційно-хвильового детектора. Зліва на- право: М.М. Полозов, С.В. Копилов, А.М. Свиридов, Ю.С. Владимиров, К.А. Пірагас. Київ. 1970-ті роки 6 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (4) ІНТЕРВ’Ю ції Держстандарту СРСР. У результаті вдалося досягти такого рівня точності вимірювань, який був у Вебера, однак достовірних подій, зумов- лених гравітацією, зафіксовано не було — так само, як і в усіх подібних наукових лаборато- ріях в інших країнах. Точність детекторів була тоді недостатньою, резонували вони у вузько- му діапазоні частот, тому надійних результатів так і не отримали. Щодо подій, зареєстрованих Вебером, усі зійшлися на тому, що вони мали негравітаційне походження, але його роботи дали потужний поштовх створенню більш до- сконалих гравітаційних детекторів. Зауважимо, що інколи ці установки нази- вають гравітаційними антенами, однак термін «антена» походить від латинського слова an- tenna — «щогла, рея», що зовсім не схоже на резонансні чи лазерно-інтерферометричні сис- теми. До речі, опис напрямків та перспектив гра ві- та ційно-хвильової астрономії можна знайти у книзі «Общая теория относительности: при- знание временем», яка минулого року вийшла друком у видавництві «Наукова думка» [5]. — Як я розумію, більш перспективною ви- явилася ідея побудови детектора на прин- ципі інтерферометра, яку і було застосова- но в проекті LIGO? — Детектор LIGO — це, по суті, сучасна ін- терпретація інтерферометра Майкельсона, на якому ще в ХІХ ст. було встановлено неспо- стережуваність «ефірного вітру», що згодом привело до створення спеціальної теорії від- носності. В інтерферометрі LIGO реєструють відносні зміни відстані між двома парами вільно підві- шених пробних мас — дзеркал, які утворюють резонатор Фабрі—Перо у двох плечах систе- ми. Через коливання кривини простору-часу, зумовлені проходженням гравітаційної хвилі, відстань між дзеркалами трохи змінюється. При цьому чим довше плече, тим більше змі- щення, яке фіксують за допомогою інтерфе- ренції лазерних променів з різних рукавів. Такі детектори можуть реєструвати коливання в ширшому діапазоні частот, від 10 Гц до 10 кГц, ніж веберівські детектори, в яких діапазон ре- єстрації є близьким до резонансних частот ро- бочого тіла детектора. Уперше ідею інтерферометричного детек- тування гравітаційних хвиль запропонували радянські фізики М.Є. Герценштейн і В.І. Пус- товойт ще в 1962 р., але тоді їхня стаття, опу- блікована в ЖЕТФ, не привернула до себе особливої уваги наукової спільноти. До речі, Владислав Іванович Пустовойт — наш земляк, народився у Бердянську, закінчив Дніпропе- тровський університет. — Сьогодні детектори веберівського типу ще використовують для пошуку гравітацій- них хвиль чи вони повністю відійшли в ми- нуле? — Наскільки нам відомо, принаймні два детектори такого типу ще працюють. Наразі вони досягли точності на рівні 10–18, і в прин- ципі можна собі уявити, що в нашій галактиці станеться якась катастрофічна подія, яку вони зможуть зафіксувати, однак імовірність цього невелика. — А як розпочинався проект LIGO? — Цей проект у 1980-х роках запропонували професори Каліфорнійського технологічно- го інституту Кіп Торн (Kip Thorne) і Рональд Древер (Ronald Drever) і професор Массачу- сетського технологічного інституту Райнер Вайсс (Rainer Weiss). У результаті було побу- довано комплекс із двох обсерваторій, одна з яких розташована на Тихоокеанському узбе- режжі США, в Хенфорді, штат Вашингтон, а інша — на відстані 3 тис. км, в Лівінгстоні, штат Луїзіана. Оскільки швидкість гравітаційних хвиль дорівнює швидкості світла, сигнал має прийти на дві обсерваторії з різницею в кілька мілісекунд, що дозволить приблизно визна- чити напрямок, в якому знаходиться джерело сигналу. Основним елементом кожної обсерваторії є дві взаємно перпендикулярні вакуумні камери довжиною близько 4 км, у кінцях яких підвіше- ні дзеркала. Ці дзеркала розміщені на складній 4-ступеневій системі підвісів, яка, у свою чергу, висить на динамічній платформі, здатній ефек- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 4 7 ІНТЕРВ’Ю тивно нівелювати зовнішні вібрації. На вході в установку лазерний промінь розщеплюється, багаторазово (до 400 разів) проходить обома камерами, відбиваючись від дзеркал. Завдяки цьому, по-перше, зростає ефективна довжина пробігу в кожному з плечей приладу і, відпо- відно, змінюється фаза кожного оптичного сигналу, а по-друге, під час цього багаторазово- го пробігу в кожному з рукавів лазерний про- мінь додатково накачується енергією, що під- вищує потужність променя. Змінне поле гра- вітаційної хвилі приводить до змінного зсуву фази оптичного сигналу. Потім промені лазера з різних рукавів суміщаються та інтерферують. У кінцевому рахунку на виході маємо сигнал, модульований гравітаційною хвилею, який і реєструє фотодетектор (рис. 1). Детекторний комплекс LIGO було запуще- но в 2002 р. і працював він до 2010 р. За цей період сигналів від гравітаційних хвиль за- реєструвати не вдалося. Це було не так вже і дивно, оскільки оцінки показували, що в тій частині Всесвіту, яку тоді «прослуховував» де- тектор, імовірність досить потужного катакліз- му була невеликою. В обсерваторіях провели глибоку модернізацію, розробили нові лазери, нові системи гідравлічної та електромагнітної стабілізації дзеркал, поліпшили роботу детек- торів. Це дозволило істотно знизити рівень шумів і набагато збільшити чутливість при- ладів. Тепер учені могли зафіксувати сплески, породжені злиттям чорних дір на відстані в со- тні мегапарсеків, а нейтронних зір — на відста- ні 60 Мпк. Очікувалося, що частина Всесвіту, доступна для гравітаційно-хвильового прослу- ховування, збільшиться в десятки разів. Удосконалений комплекс aLIGO (Advanced LIGO) запустили на початку осені 2015 р. Усього через три дні, рано-вранці 14 вересня, на ньому було зафіксовано сигнал, який можна було інтерпретувати як сплеск гравітаційного випромінювання. Упродовж кількох місяців учасники колаборації ретельно все перевіря- ли, аналізували отримані дані і врешті-решт 11 лютого 2016 р. сповістили наукову спільно- ту про детектування гравітаційної хвилі, поро- дженої злиттям двох чорних дір. — А що саме зафіксували детектори LIGO? — Ось, дивіться, на рис. 2 зверху наведено профілі сигналів, зареєстрованих незалежни- ми детекторами у Хенфорді та Лівінгстоні, а знизу — відповідні шаблони, тобто результа- ти чисельного моделювання конкретної події. Розрахунки проводили для найрізноманіт- ніших варіантів об’єктів, їхніх мас, моментів обертання, кутів та багатьох інших параметрів, і для різних випадків було накопичено різ- ні шаблони можливих сигналів. Загалом сам принцип опрацювання сигналу полягає в тому, що здійснюється постійний пошук у шумі, тобто експериментатори перебирають, пробу- ють шаблони, щоб виявити, який з них найкра- ще підходить до спостережуваних даних. Ось чому, зокрема, знадобилося так багато часу від моменту фіксації сигналу до оголошення ре- зультатів — щоб остаточно переконатися, що це дійсно сигнал, перевірити всі шаблони і роз- рахунки. І ось чому так важливо було зафіксу- вати сигнал одразу на двох різних детекторах. Ми бачимо, що сигнал спочатку слабо про- ступає на фоні шуму, а потім наростає і за амп- літудою, і за частотою. Підбираючи різні ша- блони, дослідники з’ясували, злиття яких саме космічних об’єктів спричинюють коливання такої форми. Виявилося, що в цьому випадку відбулося злиття двох чорних дір. Масу об’єктів визначили за частотою коли- вань — чим більша маса, тим нижча частота. У нашому випадку маси чорних дір становили приблизно 36 і 29 сонячних мас, і злилися вони в одну чорну діру масою 62 маси Сонця. При цьо- Рис. 1. Схема детекторного комплексу LIGO [4] 8 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (4) ІНТЕРВ’Ю му енергія, еквівалентна трьом сонячним масам, розсіялася у вигляді гравітаційних хвиль. Крім того, з кінцевої амплітуди сигналу, знаючи з теоретичних розрахунків початко- ву енергію та часові характеристики процесу випромінювання, можна визначити відстань. Вийшло 400 мегапарсеків, щоправда з досить великою похибкою. За різницею в часі (7 мс) прибуття фронту хвилі на детектори у Хенфорді та Лівінгстоні розрахували кут між напрямком на джерело і лінією, яка сполучає обсерваторії, що дало змогу виокремити у Всесвіті кільце, звідки прийшов сигнал. Оскільки гравітаційна хви- ля поперечна, то за різницею амплітуд на двох детекторах ділянку, де розташоване джерело, вдалося звузити до півмісяця площею близько 600 квадратних градусів. — Статистична достовірність отрима- ного сигналу становить 5,1σ. Це багато чи мало? — Це дуже непогана статистична достовір- ність. Самі учасники колаборації пояснюють це так: якщо припустити, що отриманий резуль- тат — це накладання статистичних флуктуацій, яке випадково дало подібний сплеск, то повто- рення такої події довелося б чекати 200 тис. ро- ків. Отже, можна впевнено казати, що виявле- ний сигнал не є випадковою флуктуацією. — Ви вже говорили, що ця подія є справ- жнім тріумфом сучасних технологій. Роз- кажіть, будь ласка, детальніше, які труд- нощі довелося подолати вченим та інжене- рам на шляху до успіху. — Ну, труднощів було багато. Це і суто ме- ханічні й інженерні проблеми: як сконструю- вати систему підвісів дзеркал, щоб максималь- но уникнути зовнішньої вібрації, і оптичні, оскільки відбивач має бути майже ідеальним, і фундаментальні теоретичні питання. Взагалі в цьому комплексі все має префікс над-. Вимі- рювані ефекти фантастично мізерні — надмалі, лазерне джерело має бути одночасно і достат- ньо потужним, і надзвичайно стабільним за частотою, дзеркала — майже ідеально відбива- ти промінь, вакуум у камерах — надглибоким, механічна стабілізація системи — вершиною інженерної досконалості. Крім того, квантова поведінка фотонів у ре- зонаторі і принцип невизначеності обмежують чутливість датчика стандартною квантовою границею. Це можна пояснити так. На детек- тор приходить потік фотонів. Для чіткого і безперервного сигналу потрібно, щоб фотонів Рис. 2. Зверху: сигнал від події GW150914 (зліва наведено сигнал, зареєстрований в Хенфорді, справа — в Лі- вінгстоні, на який накладено перемасштабований сигнал з Хенфорда, щоб було видно збіг). Знизу: результати чисельного моделювання процесу для найбільш подібних параметрів чорних дір [1] ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 4 9 ІНТЕРВ’Ю було багато, в іншому разі ми не зможемо ви- ділити окремі фотони, що створить шум. Для того щоб було багато фотонів, потрібен по- тужний лазер, а чим потужніший лазер, тим сильніше він впливає на дзеркало, знижуючи точність вимірювань. Поки що шум цього роду не є великою проблемою, але з підвищенням точності вимірювань його внесок зростатиме, і слід заздалегідь мати готове рішення. — Тобто планується подальша модерніза- ція детекторів aLIGO? — Так, очікується, що до 2020 р. aLIGO в кілька етапів вийде на заплановану чутливість, яка дасть змогу фіксувати такі події, як злиття нейтронних зір, віддалених від нас на відстані до 200 Мпк. Для подій з більшим енергетич- ним виплеском, таких як злиття чорних дір, відстань, доступна для реєстрації, може досяг- ти гігапарсека. Тобто доступний для спостере- Рис. 3. Об’єм Всесвіту, доступний LIGO для гра ві та- ційно-хвильового спостереження. Червона куля відпо- відає можливостям LIGO в період 2002—2010 рр., жов- та — нинішньому стану aLIGO, блакитна — проектній чутливості модифікованого aLIGO в майбутньому [4] Рис. 4. Мережа нинішніх і майбутніх гравітаційно- хви льо вих детекторів [3] ження об’єм Всесвіту зросте порівняно з пер- шим сеансом ще в десятки разів (рис. 3). До того ж наприкінці цього року мають за- вершитися роботи з модернізації італійської обсерваторії Virgo. Три детектори, рознесені в просторі, за методом тріангуляції набагато підвищать достовірність результатів і звузять сектор небесної сфери, в якому знаходить- ся джерело гравітаційних хвиль. Крім того, в Японії будівництво аналогічного гравіта цій но- хвильового детектора KAGRA перебуває вже на стадії завершення. У Німеччині модернізу- ють детектор GEO600. В Індії до 2022 р. плану- ють запустити детектор LIGO-India. Спочатку хотіли побудувати цю установку в Австралії, але австралійський уряд реагував досить мляво й ініціативу перехопили індуси. В Індії є дуже потужна група теоретиків-хвильовиків, які беруть активну участь у колаборації LIGO, а керівництво країни багато уваги приділяє роз- витку науки. Очікуємо, що через кілька років у світі буде створено цілу мережу гравітаційно- хвильових детекторів (рис. 4). Є також плани з виведення гравітаційно-хвильових інстру- ментів у космос, що дозволить фіксувати низь- кочастотні гравітаційні хвилі. Європейське космічне агентство вже працює над проектом космічної обсерваторії для пошуку гравітацій- них хвиль eLISA, але це справа вже більш від- даленого майбутнього. — Як ви вважаєте, чи дадуть Нобелівську премію за це досягнення? — Те, що дадуть, сумнівів не викликає, пи- тання лише — кому. У 1993 р. Нобелівську пре- 10 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (4) ІНТЕРВ’Ю мію з фізики присудили за відкриття подвійної системи, яку потім було використано для того, щоб отримати непряму вказівку на існування гравітаційних хвиль. Джозеф Тейлор (Joseph Taylor) і Рассел Халс (Russell Hulse) у 1974 р. виявили подвійну систему нейтронних зір PSR B1913+16. Одна з компонент цієї системи є пульсаром, що обертається навколо своєї осі з постійною кутовою швидкістю, і це дозволило дуже точно виміряти маси обох зір та з’ясувати особливості їх орбітального руху. Виявилося, що орбітальний період цієї подвійної системи щороку скорочується на 75 мкс. Ця величина добре узгоджується з розв’язками рівнянь за- гальної теорії відносності, що описують втрату енергії через гравітаційне випромінювання. Сьогодні ж ми маємо пряме детектування гравітаційних хвиль, а це означає, що гра ві- таційно-хвильова астрономія стає повноправ- ним розділом науки. Це новий інструмент дослідження Всесвіту і вивчення космічних катаклізмів, оскільки для гравітаційних хвиль перешкод немає, вони практично не поглина- ються і не відбиваються речовиною, тобто дже- рело, яке породило їх, можна бачити крізь інші об’єкти. Сигнали від подій типу злиття чорних дір у принципі можна отримати лише за допо- могою гравітаційних хвиль. Тепер можна та- кож перевірити численні теорії і припущення в космології, набагато краще зрозуміти будову і еволюцію Всесвіту. Крім того, отримано пряме свідчення злиття подвійних чорних дір. У по- дальшому ми можемо дізнатися багато чого нового про одні з найцікавіших об’єктів Все- світу — нейтронні зорі. Отже, детектування гравітаційних хвиль відкриває абсолютно новий фронт науки, який досі був виключно теоретичним. — Щиро дякую за цікаву розмову, панове! — Дякуємо Вам! Розмову вела Олена МЕЛЕЖИК СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. http://www.ligo.org/science/GW-GW2.php. 2. Abbott B.P. et al. Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. Phys. Rev. Lett. 2016. 116: 061102. 3. Abbott B.P. et al. Astrophysical implications of the binary black hole merger GW150914. Astrophys. J. Lett. 2016. 818(2): L22. 4. Castelvecchi D., Witze A. Einstein’s gravitational waves found at last. Nature. 2016. http://www.nature.com/news/ einstein-s-gravitational-waves-found-at-last-1.19361. 5. Александров А.Н., Вавилова И.Б., Жданов В.И., Жук А.И., Кудря Ю.Н., Парновский С.Л., Федорова Е.В., Яцкив Я.С. Общая теория относительности: признание временем. К.: Наук. думка, 2015.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99874
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0372-6436
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T19:05:52Z
publishDate	2016
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format	dspace
spelling	2016-05-09T14:01:56Z 2016-05-09T14:01:56Z 2016 У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим) // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99874 11 лютого 2016 р. сталася подія, на яку чекало не одне покоління фізиків. Учасники міжнародної наукової колаборації LIGO виступили із заявою про те, що їм вдалося зафіксувати гравітаційні хвилі — коливання кривини простору-часу, породжене злиттям двох чорних дір на відстані приблизно 1,3 млрд світлових років. Про історію пошуків гравітаційних хвиль, про дивовижні технологічні рішення і значущість цього відкриття для подальшого розвитку астрономії ми говорили з доктором фізико-математичних наук, професором Валерієм Івановичем Ждановим і доктором фізико-математичних наук Юрієм Володимировичем Штановим. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України Інтерв’ю У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим) Article published earlier
spellingShingle	У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим) Інтерв’ю
title	У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим)
title_full	У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим)
title_fullStr	У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим)
title_full_unstemmed	У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим)
title_short	У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим)
title_sort	у пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з в.і. ждановим і ю.в. штановим)
topic	Інтерв’ю
topic_facet	Інтерв’ю
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99874

У пошуках гравітаційних хвиль: шлях до відкриття, тріумф, перспективи (інтерв’ю з В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим)

Institution

Ähnliche Einträge