Блюз черных дыр и другие мелодии космоса. Жанна ЛевинЧитать онлайн книгу.
тела, свободно парящие в вакууме. Посылая между ними лучи света, мы можем выяснить, как гравитационная волна влияет на время, необходимое, чтобы свет дошел от одного тела до другого. Очень абстрактная задача. Трудно было даже представить, что она может иметь какое-то практическое значение…
Итак, пусть зеркала свободно парят в пространстве параллельно друг другу. Если измерять расстояние между ними, то удастся зафиксировать изменение формы пространства-времени, а значит, зарегистрировать гравитационную волну. Поскольку скорость света неизменна, время, которое требуется световой волне для распространения между двумя объектами, зависит от длины ее пути. Если свет проходит расстояние между зеркалами немного дольше, то получается, что расстояние между зеркалами увеличилось. Если же время распространения света между зеркалами оказывается чуть короче, значит, расстояние между зеркалами сократилось.
Даже самые точные часы в мире не в силах зарегистрировать такие маленькие изменения времени. И Рай придумал использовать плавающие зеркала для создания гораздо более прецизионного инструмента – интерферометра[6]. В интерферометре свет распространяется вдоль двух плеч прибора, расположенных друг относительно друга под прямым углом, в виде буквы Г. Лазерный луч разделяется надвое, так что один луч распространяется вдоль одной части буквы Г, а другой – вдоль второй, перпендикулярной, части. Каждый луч отражается от зеркала, расположенного на дальнем конце соответствующего плеча, и возвращается в исходную точку, где оба луча интерферируют друг с другом. В месте интерференции лучей появляются чередующиеся зоны двух типов. Если свет прошел одинаковое расстояние в каждом из направлений, то световые волны в одних зонах складываются, образуя яркие светлые пятна, а в других – идеально компенсируют друг друга, образуя абсолютно темные пятна. Если же длина плеч разная, то лучи света также соберутся вместе, но уже неидеально, иными словами, синхронизация между ними нарушится. (Интерферометр сокращенно называют ifo, причем иногда это коротенькое слово произносят не плавно, а выговаривают каждую букву по отдельности, словно они разделены знаками препинания, – i.f.o.)
Рай продолжает:
– Эта идея захватила многих моих студентов.
Самый главный итог того давнего курса лекций – ко мне пришли работать аспиранты. У нас проводились и вечерние занятия – лаборатория была замечательная, – и я все думал об этом странном мысленном эксперименте с парящими зеркалами и лучами света, бегающими между ними. Постепенно мне стало казаться, что идея не такая уж отвлеченная, вполне осуществимая на практике…
Рай корпел над этой задачей целое лето и после успешно проведенных в его лаборатории расчетов и экспериментов создал в существовавшем еще тогда Фанерном дворце первый маленький прототип детектора гравитационных волн. Небольшому прибору с зеркалами в центре и на концах плеч буквы Г длиной в полтора метра каждое,
Идея использования лазерных интерферометров для регистрации гравитационных волн была предложена в работе М. Е. Герценштейна и В. И. Пустовойта “К вопросу об обнаружении гравитационных волн малых частот” (ЖЭТФ, том 43, 605, 1962). См. также гл. 6 настоящей книги. –