LIGO (англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) — лазерно—интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория. Проект был предложен в 1992 году Кипом Торном, Рональдом Дривером из Калифорнийского технологического института и Райнером Вайсом из Массачусетского технологического института. Проект финансируется американским Национальным научным фондом. Достигая по стоимости 365 миллионов долларов, этот проект является самым амбициозным среди всех когда-либо финансировавшихся фондом.
| LIGO | |
|---|---|
| Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory | |
 Центр управления LIGO в Хэнфорде |
|
| Тип | лазерный гравитационно-волновой интерферометр |
| Организация | Научная коллаборация LIGO[d] |
| Расположение |  США, Ливингстоне и Хэнфорд |
| Координаты | 30°32′49″ с. ш. 90°46′54″ з. д.HGЯO и 46°27′28″ с. ш. 119°24′35″ з. д.HGЯO |
| Сайт | Официальный сайт |
Международное научное сообщество LIGO (англ. LIGO Scientific Collaboration, LSC) представляет собой растущую с каждым годом группу исследователей: около 40 научно-исследовательских институтов и 600 отдельных учёных работают над анализом данных, поступающих с LIGO и других обсерваторий. В составе коллаборации работают и две научные группы из России: группа В. П. Митрофанова (Кафедра физики колебаний Физического факультета МГУ, Москва) и группа член-корр. РАН А. М. Сергеева (Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород).
11 февраля 2016 года коллаборации LIGO и Virgo объявили об обнаружении гравитационных волн, произошедшем 14 сентября 2015 года на установках LIGO[1], обнаруженный сигнал исходил от слияния двух чёрных дыр массами около 30 солнечных масс каждая на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли[2][3].
Содержание
- 1 Цели и задачи
- 2 Обсерватории
- 3 История научных запусков
- 4 Проекты
- 5 См. также
- 6 Примечания
- 7 Литература
- 8 Ссылки
Цели и задачи
Главная задача LIGO — экспериментальное обнаружение гравитационных волн космического происхождения. Эти волны впервые были предсказаны в общей теории относительности Эйнштейна в 1916 году, когда ещё не существовало технологий, необходимых для их обнаружения. Их существование было косвенно доказано[уточнить] при изучении пульсара PSR B1913+16 (за открытие пульсара учёные были награждены Нобелевской премией по физике 1993 года).
В августе 2002 года обсерватория LIGO начала наблюдение гравитационных волн. Как предполагается, их можно наблюдать в двойных системах (столкновения и взаимодействия нейтронных звёзд и чёрных дыр), при взрывах сверхновых звёзд, вблизи пульсаров и в остатках гравитационного излучения, порождённого Большим взрывом.Теоретически обсерватория может исследовать и такие гипотетические явления как космические струны и границы доменов (англ. Domain wall, границы, разделяющие регионы двух возможных минимумов потенциальной энергии (вакуумов)).
Обсерватория участвует в проекте Einstein@Home.
Обсерватории
Северный детектор (х-рукав) интерферометра в Хэнфорде
Принцип детектирования
LIGO состоит из двух обсерваторий: в Ливингстоне (штат Луизиана)[4] и в Хэнфорде (штат Вашингтон)[5], удалённых друг от друга на 3002 километра. Поскольку скорость распространения гравитационных волн, как ожидают, равна скорости света, это расстояние даёт разницу в 10 миллисекунд, которая позволит определить направление на источник зарегистрированного сигнала.
Основной элемент каждой обсерватории — Г-образная система, состоящая из двух четырёхкилометровых плеч с высоким вакуумом внутри. Внутри такой системы устанавливается интерферометр Майкельсона, в каждом из плеч которого благодаря дополнительным зеркалам образуются резонаторы Фабри-Перо.
Одновременно с основным интерферометром может быть использован «малый» интерферометр. Длина плеча такого интерферометра вдвое меньше (2 километра), а резкости резонаторов Фабри-Перо в плечах те же, что и у основного интерферометра, что соответствует вдвое меньшему времени затухания. Из-за уменьшения времени звона, теоретически рассчитанная чувствительность малого интерферометра совпадает с чувствительностью основного интерферометра на частотах выше 200 Гц, но вдвое хуже на низких частотах.
Обсерватория в Ливингстоне работает с одним интерферометром в основном режиме. В 2004 году этот интерферометр был успешно усовершенствован посредством установки основанной на гидравлических актюаторах активной системы механического шумоподавления. Такая система обеспечивает ослабление вибраций на частотах 0,1—5 Гц на порядок. В этой полосе сейсмические вибрации обусловлены, в основном, микросейсмическими волнами и антропогенными источниками (дорожным движением, лесозаготовками и пр.)
В Хэнфордской обсерватории наряду с интерферометром, идентичным Ливингстонскому, используют также вдвое меньший интерферометр. Благодаря ограниченной сейсмической активности в юго-восточном Вашингтоне, в Хэнфорде допустимо было продолжать использовать пассивную систему шумоподавления.
История научных запусков
Основной источник: M.Pitkin, S.Reid, S.Rowan, J.Hough, Gravitational Wave Detection by Interferometry
- 23 августа 2002 г. — 9 сентября 2002 г. (кодовое обозначение «S1»);
- 14 февраля 2003 г. — 14 апреля 2003 г. («S2»);
- 31 октября 2003 г. — 9 января 2004 г. («S3»);
- 22 февраля 2005 г. — 23 марта 2005 г. («S4»);
- 4 ноября 2005 г. — август 2007 г. («S5»).
- 7 июля 2009 г. — 20 октября 2010 г. («S6»).
- 18 сентября 2015 — 12 января 2016 («O1») — первый научный запуск Advanced LIGO[6][7].
Проекты
Advanced LIGO
Предполагается серия улучшений обсерватории. К 2014 году планировалось достичь на порядок лучшей чувствительности, чем в действующих в настоящее время антеннах.[8]
LISA
LISA (англ. Laser Interferometer Space Antenna, космическая антенна, использующая принцип лазерного интерферометра) — совместный проект НАСА и ЕКА, который планируется объединить с LIGO в исследовании гравитационных волн. Обсерватории будут воспринимать гравитационные волны на разных частотах (частота волн, воспринимаемых LISA, на четыре — пять порядков ниже, чем у LIGO), поэтому полученные данные будут взаимодополняться.
См. также
Примечания
- ↑ http://www.nytimes.com/2016/02/12/science/ligo-gravitational-waves-black-holes-einstein.html
- ↑ Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016) — Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
- ↑ Ученые объявили об открытии гравитационных волн — Газета.Ru
- ↑ Вид из космоса
- ↑ Вид из космоса
- ↑ LIGO O1 Progress Report (англ.). LIGO (November 2015). Дата обращения: 15 февраля 2016.
- ↑ Игорь Иванов. Гравитационные волны — открыты! (рус.). Элементы Большой Науки (11.02.2016). Дата обращения: 14 февраля 2016.
- ↑ Advanced LIGO
Литература
- B.P. Abbott et al. LIGO: the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. // Rep. Prog. Phys. — 2009. — Т. 72, № 7. — С. 076901 (25pp).
- Торн К. Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна, М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 2009 г.
