Версия для слабовидящих

Гравитационные волны помогут "услышать" новые измерения Печать Email
Новости науки
15.07.2017

Учёные из Института гравитационной физики Макса Планка пришли к выводу, что гравитационные волны должны нести на себе отпечаток дополнительных измерений пространства, предсказанных теорией струн.

XX век подарил миру две великие физические теории – общую теорию относительности (ОТО) и квантовую механику. Первая занимается пространством, временем и гравитацией. Например, она объясняет, почему на поверхности Земли часы будут идти чуть-чуть медленнее, чем на орбите. Такие особенности приходится учитывать при создании систем GPS и ГЛОНАСС. Ещё общая теория относительности занимается чёрными дырами и прочими интересными вещами.

Квантовая механика – это наука о поведении мельчайших составляющих вещества, например, электронов. Она стала основой для всей современной электроники, подарившей нам компьютеры, мобильные телефоны и вообще всё, что умнее лампочки.

Эти две теории имеют досадный недостаток: они несовместимы друг с другом. Если применить их к одному и тому же объекту, то ОТО говорит одно, а квантовая механика – другое, и противоречие никак не удается устранить. Это не так важно на практике, потому что эффекты ОТО заметны только для очень массивных тел (планеты, звёзды, чёрные дыры), а квантовые эффекты – для очень маленьких (элементарные частицы). Но физиков давно беспокоит несовместимость двух величайших физических теорий современности. По этой причине учёные ищут более полную теорию, которая “помирит” квантовую механику и ОТО, а также будет едиными законами описывать микро- и макромир.

Самый известный кандидат на эту роль – теория струн. Она действительно показывает, как можно устранить противоречие и объединить две теории. Но у неё есть свой недостаток: в отличие от самих ОТО и квантовой механики она упорно не поддается экспериментальной проверке. Физики горько шутят, что проверили бы теорию струн, если бы у них был ускоритель размером с Галактику.

Как выяснили Дэвид Андрио (David Andriot) и Густаво Лусена Гомес (Gustavo Lucena Gómez) из немецкого Института гравитационной физики Макса Планка, столь гигантский агрегат всё же может не понадобиться. Подтверждение теории струн можно будет получить, наблюдая гравитационные волны – удивительное явление, давно предсказанное теоретиками, но экспериментально обнаруженное только в 2015 году.

Напомним, что некоторые грандиозные процессы, например, столкновения чёрных дыр, возмущают поле тяготения, и по нему бегут волны. От этого все объекты, попавшие в гравитационную волну, начинают чуть-чуть покачиваться с ней в такт. Эти колебания слишком малы, чтобы заметить их невооружённым глазом. К тому же в обычной жизни они напрочь перекрываются вибрацией от проехавшего по улице автомобиля или передвинутого соседом шкафа. Но специально созданные для этих целей очень чувствительные детекторы, спрятанные глубоко под землей и предельно защищенные от всех посторонних вибраций, могут уловить гравитационную волну, что впервые и произошло два года назад.

Но, как выясняется, они способны дать не только этот результат. Согласно выводам Андрио и Гомеса, наблюдение гравитационных волн может подтвердить правоту теории струн. Дело в том, что, согласно этой теории, пространство вовсе не трёхмерно – оно девятимерно. Мы не замечаем шести дополнительных измерений, потому что они слишком малы. Так, зеркало кажется нам гладким, хотя стоит посмотреть на его поверхность через микроскоп, и мы увидим на ней целые “горные хребты” и “ущелья”.

Гравитационные же волны, как показывают авторы новой работы, должны “чувствовать” эти дополнительные измерения. В случае их наличия в гравитационных волнах должен появиться особый ритм, который они называют “модой дыхания”. Если “дыхание” будет обнаружено детекторами, то это и будет первым экспериментальным подтверждением теории струн. Кроме того, должен появиться набор высокочастотных сигналов, подобный нескольким внезапным высоким звукам – своеобразным “вскрикам” или “пискам”, которыми возвестят о себе дополнительные измерения.

Как отмечают авторы исследования, у пары детекторов LIGO не хватает чувствительности, чтобы обнаружить “моду дыхания”. Но в Италии сейчас проходит модернизацию третий детектор – VIRGO. На полную мощность он заработает в 2018 году, и тогда, может быть, “дыхание” гравитационных волн удастся зафиксировать. Что до второго признака дополнительных измерений – высокочастотных сигналов – их наблюдение, увы, требует создания нового детектора, так как существующие приборы предназначены для изучения низкочастотных, а не высокочастотных сигналов.

Научная статья с результатами исследования вышла в издании Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Источник - http://www.vesti.ru/doc.html?id=2909916

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта