Новий детектор гравітаційних хвиль вловив можливий сигнал від початку часів

Два цікаві сигнали, виявлені невеликим детектором гравітаційних хвиль, можуть представляти всі види екзотичних явищ -- від нової фізики до темної матерії, що взаємодіє з чорними дірами, та вібрацій, що виникли скоро після початку Всесвіту.

Але через новизну експерименту дослідники проявляють обережність до заяв про будь-яке відкриття, розповідає видання Live Science.

Такі установки, як Лазерна інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO), використовують гігантські лазерні детектори для пошуку величезних брижів у тканині простору-часу, відомих як гравітаційні хвилі. Вони виникають внаслідок зіткнень чорних дір та нейтронних зір у далекому Всесвіті, які є подіями настільки потужними, що потрясають простір-час та надсилають сплески з довжинами хвиль, що вимірюються сотнями кілометрів.

Задовго до того, як були побудовані ці величезні обсерваторії, вчені підозрювали, що існують гравітаційні хвилі таких розмірів, оскільки вони знали, що чорні діри та нейтронні зорі іноді повинні стикатися, - розповів Live Science Майкл Тобар, фізик з Університету Західної Австралії у Перті.

Але немає ніяких добре зрозумілих джерел гравітаційних хвиль з коротшою довжиною хвилі від кількох дециметрів до кількох кілометрів, додав він. Однак, "у Всесвіті завжди є речі, на які ми не очікуємо", - сказав Тобар.

Останніми роками спостерігається тенденція до створення детекторів, які можуть шукати ці менші гравітаційні хвилі, включаючи детектор, який побудували Тобар та його колеги. Їх пристрій складається з диска з кристалічного кварцу діаметром 3 сантиметри з резонансною камерою, яка видає електричний сигнал кожного разу, коли вібрує на певних частотах.

Тобар порівняв систему зі дзвоном чи гонгом, що лунає з певною частотою. "Якби гравітаційна хвиля потрапила в неї, це збудило б її", - сказав він. Потім дзвін у кристалі сприймається електричними датчиками як електромагнітний сигнал.

Дослідники розмістили свій детектор за кількома радіаційними екранами, щоб захистити від фонових електромагнітних полів, та охолодили його до надзвичайно низьких температур, щоб мінімізувати теплові коливання в апараті.

Під час 153-денного експерименту кристал задзвонив двічі, кожного разу одну-дві секунди. Висновки команди були опубліковані 12 серпня у журналі Physical Review Letters.

Зараз вчені намагаються з′ясувати, що стало причиною цих результатів. Одним із можливих пояснень є заряджені частинки, які називаються космічними променями, що надходять з космосу, сказав Тобар. Іншим можливим поясненням може бути раніше невідомий тип теплових коливань у кристалі, які мали бути мінімальними через наднизькі температури, додав фізик.

Але є також безліч екзотичних перспектив, наприклад тип темної матерії, відомої як аксіонова, що обертається навколо чорної діри та випромінює гравітаційні хвилі, написали дослідники у своїй роботі. Для багатьох пояснень може знадобитися невідома раніше фізика, що виходить за рамки Стандартної моделі, яка описує майже всі субатомні частинки та сили у Всесвіті, сказав Тобар.

Незабаром після Великого вибуху, як вважають космологи, Всесвіт пережив період, який називається інфляцією, під час якого він експоненціально розширився, - розповів Live Science Франческо Муя, фізик-теоретик з Кембридзького університету у Великобританії, який не брав участі у роботі.

Наприкінці цієї епохи Всесвіт міг би пережити фазовий перехід, подібний до того, як вода переходить з рідкого стану у газоподібний, коли вона закипає, сказав він. Якби це сталося, перехід міг би відкласти велику кількість енергії в тканину простору-часу, генеруючи гравітаційні хвилі, які можна було б побачити за допомогою цього експерименту, сказав Муя.

Він не вважає, що вже є достатньо доказів, щоб сказати, якими саме були події в кристалі, але він схвильований цим експериментом та іншими подібними, які з’являться в мережі найближчим часом.

Тобар погодився. "Було б добре, якби це були гравітаційні хвилі, але хто знає", - сказав він.

Тепер, коли у дослідників є досвід цих виявлень, вони можуть створити більше таких датчиків, як цей, додав вчений. Якщо декілька пристроїв побачать один і той же сигнал одночасно, це потенційно може вказувати на дещо у Всесвіті та допоможе виключити внутрішні процеси, такі як теплові коливання всередині кристала.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.