Image copyright
Virgo

V Italiji, nepodalik vid Pizy, skoro počneťsia masštabný eksperyment.

Jakščo vin matyme uspich, učeni vperše sposterihatymuť na vlasni oči, jak zbuvajeťsia odne z najvyznačnišych peredbačeń Aĺberta Ejnštejna.

Jakščo ž vin provalyťsia, dejaki zakony fizyky, možlyvo, dovedeťsia perehlianuty.

U serci eksperymentu – prystrij pid nazvoju “udoskonalený VIRGO”, jaký sprobuje doslidyty dejaki z najbiĺš nevlovymych astrofizyčnych javyšč.

“Možlyvo, my vperše majemo možlyvisť výavyty hravitacijni chvyli na Zemli”, – pojasniuje d-r Franko Fraskoni z Pizanśkoho universytetu, člen mižnarodnoji eksperymentaĺnoji hrupy, ščo praciuje z VIRGO.

“Ce čitko pidtverdyť, ščo skazane Ejnštejnom 100 rokiv tomu – absoliutna pravda”.

25 lystopada 1915 r Aĺbert Ejnštejn predstavyv Prusśkij akademiji nauk ostatočnu versiju svojich rivniań polia.

Vony liahly v osnovu joho Zahaĺnoji teoriji vidnosnosti, jaka je stovpom sučasnoji fizyky, ščo dokorinno zminyv naše rozuminnia prostoru, času ta hravitaciji.

Zavdiaky cij teoriji nam vdalosia tak bahato osiahty rozumom – vid rozšyrennia Vsesvitu do ruchu planet ta isnuvannia čornych dir.

Ale Ejnštejn takož vysunuv ideju pro isnuvannia hravitacijnych chvyĺ, po suti – spleskiv enerhiji, ščo vykryvliajuť samu tkanynu prostoru-času.

Pevnoju miroju, jich možna ujavyty jak chvyli, ščo rozchodiaťsia, koly vy kydajete kamiń u stavok.

Buď-jaký predmet, ščo maje masu, musyť produkuvaty jich, koly ruchajeťsia. Naviť my z vamy. Ale čym biĺša masa i čym značnišý ruch, tym biĺši j chvyli.

Ejnštejn vvažav, ščo Vsesvit kyšyť takymy chvyliamy.

Chvyli na tkanyni prostoru-času

Image copyright
NASA

• Isnuvannia takych chvyĺ odnoznačno vyplyvaje z zahaĺnoji teoriji vidnosnosti.
• Naukovci lohično dovely jichnie isnuvannia, ale šče ne zafiksuvaly joho bezposerednio.
• Jich možna porivniaty z kolamy na “vodnij hladi” prostoru i času, a vyklykajuť jich burchlyvi podiji.
• Masa, ščo pryskoriujeťsia, produkuje chvyli, ščo pošyriujuťsia z švydkistiu svitla.
• Sered džerel takych chvyĺ učeni rozrachovujuť výavyty čorni diry, ščo stykajuťsia, i zirky, ščo vybuchajuť.
• Prystrij VIRGO nadsylaje lazerni promeni po tuneliach; chvyli majuť vtrutytyś u ruch potokiv svitla.
• Výavlennia takych chvyĺ vidkrýe kardynaĺno novi možlyvosti dlia doslidžennia Vsesvitu.

Ta choča astronomy majuť nepriami dokazy jichnioho isnuvannia, pobačyty ci kosmični cikavynky poky ščo ne vdalosia.

Fizyk d-r Tobi Vajzmen z Imperśkoho koledžu Londona pojasniuje: “Nedyvno, ščo my dosi ne bačyly hravitacijnych chvyĺ bezposerednio. Hravitacija – najslabša z usich syl, i naviť potužni astrofizyčni džerela vyprominiujuť lyše slabki hravitacijni chvyli”.

I vse ž taky, včeni v Italiji skoro spodivajuťsia jich znajty. Ale ce bude neprosto.

Peršý etap eksperymentu VIRGO rozpočavsia u 2007 r. – i ničoho ne výavyv. Ne biĺše uspichu mav i joho amerykanśký vidpovidnyk LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – lazerno-interferometryčna hravitacijno-chvyliova observatorija).

Ale obydva prystroji-interferometry narazi prochodiať dorohe udoskonalennia, i naukovci spodivajuťsia, ščo zavdiaky značnomu pidvyščenniu jichnioji čutlyvosti dveri do uspichu skoro vidkrýuťsia.

“Technolohiji, neobchidni dlia výavlennia hravitacijnych chvyĺ, staly dostupnymy lyše siohodni, – pojasniuje d-r Fraskoni. – V ostanni desiať rokiv my rozrobyly nadzvyčajno vytončeni technolohiji, ščo dozvolyly pobuduvaty same taký interferometr”.

Meta naukovciv – zafiksuvaty krychitni vykryvlennia, ščo vynykajuť, koly hravitacijni chvyli prochodiať čerez Zemliu.

Vony nadijuťsia “zlovyty” ti chvyli, počatok jakym pokladajuť burchlyvi kosmični podiji, taki jak vybuchy zirok čy zitknennia čornych dir.

Detektor VIRGO skladajeťsia z dvoch identyčnych trykilometrovych tuneliv, z’jednanych u formi hihantśkoji bukvy H.

Včeni zhenerujuť lazerný promiń, a todi rozščepliať joho nadvoje, i odnu polovynu spriamujuť odnym tunelem, a druhu – inšym.

U kinci kožnoho tuneliu stojatymuť dzerkala, jaki bahato raziv perehaniatymuť promeni tudy-siudy, poky ti znovu z’jednajuťsia.

Može zdatysia, ščo ce skladno, ale eksperyment pokladajeťsia na zručnu vlastyvisť lazeriv – te, ščo vony je svitlovymy promeniamy, choč i duže intensyvnymy, a svitlo – ce chvylia.

Ujaviť sobi, ščo v okeani stykajuťsia dvi chvyli, odna na pidjomi, a druha – na spadi. Ščo staneťsia? Vony nejtralizujuť odna odnu.

Tak samo i v ciomu eksperymenti. Jakščo lazerni chvyli prochodiať po dvoch tuneliach točnisińko tu samu vidstań, zustričajučyś, vony nejtralizujuť odna odnu, i syhnal hasne.

Odnak jakščo čerez tuneĺ projde hravitacijna chvylia, vona leď ulovymo vykryvyť svoje otočennia i zminyť dovžynu tuneliu na krychitnu velyčynu – častku vid rozmiru atoma.

Z urachuvanniam napriamku ruchu chvyĺ u prostori j časi, ce označatyme, ščo odyn tuneĺ roztiahneťsia, a druhý stysneťsia; vidpovidno, odyn promiń podorožuvatyme trochy dovše, niž druhý.

Jak naslidok, rozščepleni promeni zustrinuťsia u riznych fazach ruchu i zamisť nejtralizaciji vidbudeťsia interferencija, u razi čoho prozvučyť syhnal.

Učeni dokladajuť maksymum zusyĺ, aby zachystyty obladnannia vid buď-jakych zovnišnich vplyviv, typovych dlia žyttia na Zemli, vid transportnoho šumu do zemletrusu.

“My starajemoś pobuduvaty prylad, kudy ne pronykne žodný potencijný šum, – kaže d-r Fraskoni. – Vin stojiť na peršomu poversi, a peršý poverch zazvyčaj vibruje. Najvažlyviše i najskladniše zavdannia – izoliuvaty dzerkala. Bez cioho u VIRGO ničoho ne výde. Vid počatku my vytratyly bahato času na rozrobku bahatoetapnoho majatnyka, jaký by izoliuvav dzerkala vid sejsmičnoho šumu”.

Image copyright
Advanced Ligo

Ale naviť jakščo v Italiji zlovliať syhnal, cioho bude šče nedostatnio, ščob robyty ostatočni vysnovky.

Jakščo tam spravdi perechopliať hravitacijnu chvyliu, udoskonalený amerykanśký interferometr LIGO (ščo maje taku ž konstrukciju, jak VIRGO, ale z čotyrykilometrovymy “plečyma”) tež musyť zafiksuvaty syhnal. Potencijno ce takož može zrobyty inšý, menšý prystrij u Nimeččyni.

Udoskonalený LIGO uže hotový do roboty, a VIRGO spodivajuťsia zapustyty do kincia roku.

Komandy naukovciv, ščo spivpraciujuť nad cym proektom, nastiĺky perekonani v joho uspichovi, ščo prorokujuť sensacijne naukove vidkryttia na 1 sičnia 2017 r.

Možlyvo, taka točna data ne nadto serjozna, ale d-r Fraskoni, jaký uže dvadciať rokiv praciuje v cij haluzi, vpevnený, ščo kineć pošukiv uže ne za horamy.

“Prosto zaraz my majemo nahaĺnu neobchidnisť zafiksuvaty na Zemli hravitacijni chvyli. Inakše ce označatyme, ščo nam brakuje pravdyvoji informaciji, ščo my ne znajemo jak slid reštu Vsesvitu”.

• U prystrij spriamovujeťsia lazer, i joho svitlo rozščepliujeťsia nadvoje.
• Dva okremi promeni podorožujuť tudy-siudy miž dempfovanymy dzerkalamy.
• Za dejaký čas dva promeni znovu z’jednujuťsia i peredajuťsia na detektor.
• Hravitacijni chvyli, jakščo vony prochodiať čerez laboratoriju, musiať porušyty cej chid podij.
• Teoretyčno vony majuť leď ulovymo vydovžyty čy, navpaky, stysnuty prostir.
• Ce maje poznačytysia na dovžyni šliachu svitlovych promeniv.
• Jak spodivajuťsia včeni, fotodetektor ulovyť syhnal pro taki zminy, koly promeni znovu ob’jednajuťsia.

Jakščo chvyli sebe ne projavliať, značyť eksperymenty znovu dovedeťsia koryhuvaty. U krajniomu razi, možlyvo, fizykam dovedeťsia perehlianuty teperišni ujavlennia pro funkcionuvannia Vsesvitu.

I navpaky, jakščo chvyli znajduť, ce vidkrýe nový pohliad na kosmos – pohliad, ščo buv by nemožlyvý, jakby ne Ejnštejn.

D-r Vajzmen z Imperśkoho koledžu Londona pojasniuje: “Výavlennia hravitacijnych chvyĺ bulo b najkraščym pidtverdženniam našoho rozuminnia zahaĺnoji vidnosnosti. U nas je pidstavy dumaty, ščo vony isnujuť, ale my ne možemo buty vpevneni, ščo pravyĺno rozumijemo zahaĺnu vidnosnisť, poky bezposerednio ne pobačymo ci kola na prostori i časi. Výavlennia cych chvyĺ vidkrylo b novi šliachy dlia vyprobuvań zahaĺnoji teoriji vidnosnosti, a krim toho, dalo b nam absoliutno nový instrument dlia sposterežeń za dejakymy najcikavišymy ob’jektamy u našomu Vsesviti”.