Вселенная, возможно, “помнит” каждую гравитационную волну

Именно такую гипотезу выдвинули ученые в новой статье в журнале Physical Review D. Гравитационные волны, слабые колебания в полотне пространства-времени, проносятся очень быстро. И мы лишь недавно научились их ловить. (Что такое гравитационные волны?)

В статье авторы сумели теоретически обосновать идею, что волны оставляют за собой след, чуть меняют пространство. Эти изменения, “наблюдаемые устойчивые следы гравитационных волн” (persistent gravitational wave observables), еще более незаметны, чем сами гравитационные волны, но зато они дольше держатся. Как выглядят эти следы? Объекты могут чуть сместиться. Могут измениться положения частиц в пространстве. Даже время может чуть нарушиться и идти с разной скоростью в разных частях нашей планеты.

Сдвиги настолько малы, что вряд ли ученые могут их засечь. Как пишут авторы, самым простым способом будет “таскать с собой маленький датчик гравитационных волн” (шутка, потому что эти аппараты по-настоящему огромны).

Но все же есть некоторые возможные способы засечь эти следы, и авторы их описали. Самый очевидный: ловить изменения в зеркалах существующих детекторов гравитационных волн.

Вселенная, возможно, “помнит” каждую гравитационную волну
Shutterstock

Сегодня ученые ловят гравитационные волны в специальных обсерваториях, выстреливая очень стабильными лазерными лучами на большие расстояния. Если эти лучи начинают чуть колебаться, это признак гравитационных волн. Изучая эти колебания, физики измеряют гравитационные волны. Впервые волны поймали в 2015 году. С тех пор метод удалось отточить, технологии улучшить, и сегодня такие обсерватории ловят гравитационные волны раз в неделю.

Что создает гравитационные волны? Вообще, любой объект, изменяющий свою скорость или направление движения в пространстве. Те волны, которые доносятся до нас, создаются самыми мощными событиями во Вселенной: столкновениями черных дыр и нейтронных звезд. К тому моменту, когда их волны доходят до Земли, эти волны становятся совсем мелкими. Гипотетические долгосрочные следы еще менее заметны.

Но зеркала в детекторах гравитационных волн подвергаются таким точным проверкам, что со временем ученые могут действительно засечь изменения, созданные гравитационными волнами. Авторы статьи разработали математическую модель, которая может предсказать, насколько изменяется зеркало с каждой волной.

Есть и другие реалистичные способы. Например, с помощью атомных часов или вращающихся частиц.

Двое атомных часов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, будут по-разному воспринимать гравитационную волну. Это означает, что и эффект растяжения или сжатия времени они воспримут по-разному. Небольшие различия во времени, которое показывают часы, может выявить тот самый след.

Ну и наконец вращающиеся мелкие частицы. Авторы предлагают в лабораторных условиях измерить поведение частиц до и после волны. Изменения в поведении могут выявить “память” о волне.

Статья, конечно, сугубо теоретическая, но предложенные методы измерения вполне можно реализовать. Как минимум авторы подбросили несколько любопытных экспериментов для тех, кто на практике изучает гравитационные волны.

— 
Статья была опубликована в Physical Review D.

PS Вы же подписались на наш Телеграм канал и Youtube? Обязательно подпишитесь!


Следующее: Полезные Мужские товары прямиком из Китая (Алиэкпресс). Выпуск 319.

Предыдущее: Может ли работа в интернете «прокормить» ипотеку?



Поделиться!