Детектор LIGO предложили использовать для поиска частиц-гравитонов

МОСКВА, 13 октября. /ТАСС/. Директор немецкого Института теоретической физики (Дрезден) Ральф Шютцхольд разработал подход, позволяющий превратить LIGO и другие детекторы гравитационных волн в своеобразные "световые антенны" для поиска гравитонов, гипотетических переносчиков гравитационных взаимодействий, и изучения квантовой природы гравитации. Его предложение было изложено в статье в научном журнале Physical Review Letters.

"Проведенные расчеты показывают, что уже существующие детекторы гравитационных волн, построенные на базе лазерных интерферометров, можно сконфигурировать таким образом, что они смогут улавливать сигналы, связанные с поглощением или испусканием гравитонов при прохождении через них колебаний пространства-времени. Это позволит нам перейти от пассивных наблюдений к манипуляциям гравитационными волнами", - говорится в исследовании.

Как отмечает Шютцхольд, за последние годы физики получили массу свидетельств того, что и теория относительности Эйнштейна, описывающая природу гравитации и связанных с ней феноменов, и квантовая механика, описывающая поведение частиц микромира, являются корректными в очень широком наборе условий. Тем не менее, обе эти теории очень сложно совместить друг с другом, что побуждает ученых искать условия, где одна из них будет нарушаться, а также разрабатывать альтернативные идеи.

Для получения ответов на эти вопросы Шютцхольд предложил подход, который совмещает в себе современные технологии, разработанные для LIGO и других современных установок такого рода, и идеи американского физика Джозефа Вебера, одного из пионеров изучения гравитации и создателя первого детектора гравитационных волн. Он разработал резонансную "антенну", которая в теории должна очень слабо вибрировать при взаимодействиях с колебаниями пространства-времени на определенных частотах.

По словам немецкого физика, эксперименты Вебера, проведенные на Земле и на поверхности Луны в 1972 году, не увенчались успехом, однако его идеи можно применить для создания оптической версии резонансной "антенны". Как показывают расчеты Шютцхольда, характер движения двух лазерных лучей через LIGO и другие детекторы можно поменять таким образом, что прохождение гравитационных волн через эти установки будет заставлять частицы света испускать гравитоны или поглощать их.

Если гравитоны существуют, то процесс их поглощения или формирования при взаимодействиях света и гравитационных волн породит небольшие, но заметные различия в фазовых и других физических характеристиках лазерных лучей. В свою очередь, использование в этих опытах световых аналогов "кота Шредингера" из знаменитого мысленного эксперимента также позволит ученым приступить к изучению квантовой природы гравитации, что поможет разрешить многие важнейшие противоречия современной физики, подытожил Шютцхольд.

О детекторе LIGO

Детектор LIGO представляет собой гигантский интерферометр - особый оптический прибор, который отслеживает малейшие смещения в положении двух зеркал массой в 40 кг, максимально изолированных от окружающей среды, в результате прохождения гравитационных волн через Землю. После открытия гравитационных волн в сентябре 2015 года, LIGO и европейский гравитационный детектор ViRGO открыли десятки других всплесков гравитационных волн, чье изучение принесло массу новой информации об источниках этих колебаний.