Нобелевскую премию по физике в 2017 году получили американские ученые: Райнер Вайсс, профессор физики Массачусетского технологического института, а также Кип Торн и Барри Бариш, профессора физики Калифорнийского технологического института, с формулировкой “за решающий вклад в детектор LIGO и за наблюдение гравитационных волн”.

Вайсс (85 лет), Торн (77 лет) и Бариш (81 год) считались самыми главными претендентами на Нобелевскую премию по физике с момента объявления об обнаружении гравитационных волн в 2016 году коллаборациями LIGO и VIRGO.

11 февраля 2016 года было объявлено, что удалось открыть гравитационные волны, которые образовались в результате слияния двух черных дыр общей массой в 53 Солнца.

Гравитационные волны – это рябь, или колебания, в ткани пространства-времени, которая искажает пространство и время вокруг себя, предсказана она была почти сто лет назад общей теорией относительности Альберта Эйнштейна.

Первый всплеск гравитационных волн от слияния черных дыр был зарегистрирован 14 сентября 2015 года благодаря модернизации LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория).

В дальнейшем LIGO зафиксировал еще четыре всплеска гравитационных волн, один из них, однако, не был признан научным сообществом. В отличие от электромагнитных волн, интенсивность гравитационных волн на много порядков меньше, чем обусловлены трудности с их фиксацией.

Обнаружение гравитационных волн – это одно из величайших научных открытий последнего времени, оно, как отмечают ученые, может стать началом новой эры в астрономии. Вклад нобелевских лауреатов

Райнер Вайсс внес большой вклад в создание детектора - огромного интерферометра с очень низким уровнем шумов. Ученый начал работать над ним в 1970-х годах. Физик создал прототипы систем на базе Массачусетского технологического института (MIT). Позже прототипы интерферометров были созданы под руководством Кипа Торна в Калифорнийском технологическом институте (часто сокращается до Caltech, Калтех).

Благодаря Барри Баришу коллаборация между MIT и Калтехом была преобразована в большой международный проект - LIGO. Физик контролировал проект создания детекторов с середины 1980-х годов.

Проект LIGO был запущен в 1992 году. По проектам Торна, Вайсса и Бариша в 2002 году был построен детектор гравитационных волн LIGO.

На первой стадии эксперимента LIGO, длившейся 8 лет, физики не могли добиться достаточной чувствительности интерферометра для фиксации тех небольших смещений, которые сопровождают прохождение гравитационных волн. После модернизации, длившейся 4 года и завершившейся летом 2015 года, чувствительность наблюдений удалось повысить почти на порядок (в 3-5 раз для частот 100-300 герц и в 10 раз для более низкочастотных колебаний). Это, по словам физиков, и стало решающим фактором в открытии.

проэкт LIGO
проэкт LIGO

LIGO представляет собой две гравитационные обсерватории, расположенные в 3 тыс. км друг от друга - один неподалеку от Ливингстона (штат Луизиана), другой - возле Хэнфорда (Вашингтон).

Лазерные интерферометры собраны по Г-схеме, состоят из двух перпендикулярно расположенных оптических плечей. Их длина составляет четыре километра. Луч лазера расщепляют на две составляющие, которые проходят по трубам, отражаются от их концов и объединяются вновь. В случае если длина плеча изменилась, изменяется характер интерференции между лучами, что фиксируется детекторами. Большое расстояние между обсерваториями позволяет увидеть разность во времени прибытия гравитационных волн - из предположения о том, что последние распространяются со скоростью света, разница времени прибытия достигает 10 миллисекунд.