ЦЕРН будет сотрудничать с другими институтами в строительстве гравитационно-волновых обсерваторий
Гравитационные волны оставили свой след в десятилетии экстраординарных открытий в физике. В отличие от гравитации, которая возникает, когда массивные объекты оставляют свой след в ткани пространства-времени, гравитационные волны — это очень слабая рябь в пространстве-времени, вызванная массами, ускоряемыми гравитацией.
До сих пор исследователям удавалось обнаруживать гравитационные волны, возникающие при слиянии очень тяжелых объектов, таких как черные дыры или нейтронные звезды. Современные гравитационно-волновые обсерватории могут обнаружить лишь несколько гравитационных волн, поскольку они охватывают лишь узкий спектр из всего диапазона излучаемых длин волн. Будущие гравитационно-волновые обсерватории, такие как телескоп Эйнштейна, должны быть более функциональны.
Ключевым компонентом будущих гравитационно-волновых обсерваторий является технология сверхвысокого вакуума. ЦЕРН является одним из немногих мест, где люди знают, как создавать сверхвысоковакуумные системы. Десятилетний опыт ЦЕРН в установке сложных подземных вакуумных систем является дополнительным преимуществом для телескопа Эйнштейна, поскольку он будет установлен по меньшей мере на 200 метров ниже поверхности Земли.
Таким образом, ведущие институты, участвующие в создании телескопа Эйнштейна, заключили соглашение о сотрудничестве с ЦЕРН в 2022 году. Основываясь на этом соглашении, в марте 2023 года был проведен семинар, посвященный тому, как эти системы могли бы выглядеть и какие материалы подходили бы лучше всего. Ученые надеются завершить создание прототипа вакуумной трубы к концу 2025 года. Результаты семинара помогут снизить не только стоимость строительства телескопа Эйнштейна, но и потенциально стоимость будущих ускорителей.
Телескоп Эйнштейна предназначен для измерения гравитационных волн в десять раз точнее, чем существующие детекторы гравитационных волн, и дополнит будущие космические детекторы гравитационных волн. В ходе эксперимента лазерный луч будет направлен вниз, в туннель треугольной формы длиной 120 км.
Затем этот луч будет разделен на два луча, которые будут отражены зеркалами. Длина туннеля была выбрана таким образом, чтобы два лазерных луча точно компенсировали друг друга. Если гравитационная волна пересечет лазерный сигнал, она будет возмущена и оставит свой отпечаток. Природа этого отпечатка предоставит исследователям информацию о событии, которое в первую очередь создало гравитационную волну.
Из-за высокой точности сигнала вакуумная система, в которой работает лазер, должна быть не только сверхчистой, но и свободной от вибраций, а также электромагнитных загрязнений, поскольку и то, и другое может имитировать сигнал от входящей гравитационной волны.
