9 марта 2017

Учёные предложили использовать атомные часы для обнаружения гравитационных волн

Детектор LIGO

Недавнее обнаружение гравитационных волн, испускаемых при столкновении двух черных дыр массами порядка тридцати солнечных масс, при помощи наземной обсерватории LIGO возродило интерес к разработке ещё более чувствительных методов измерения.

Наземные инструменты для обнаружения гравитационных волн, как правило, имеют широко разнесенные между собой в пространстве датчики, способные регистрировать мельчайшие изменения расстояния между датчиками – меньше, чем одна часть на миллиард триллионов. Однако такие системы имеют один серьезный недостаток – они срабатывают на шум, производимый легкими вибрациями земли, возникающими в результате природных явлений или деятельности человека. Особенно трудно скомпенсировать те из этих вибраций, которые происходят довольно медленно, то есть характеризуются частотой порядка одного или менее колебания в секунду. Однако астрономам известно, что именно эти медленные изменения могут представлять большой научный интерес, указывая на компактные двойные звездные системы или гравитационные события в ранней Вселенной.

Для решения этой проблемы астрономы из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, разработали и предложили новый метод. Метод основан на использовании атомных часов на водородных мазерах для точного измерения и предполагает обнаружение в основном гравитационных волн низкой частоты.

В отличие от предлагаемых ранее методов, суть которых сводилась к точному изменению расстояния между датчиками, в этом новом методе предполагается измерение допплеровского эффекта, вызываемого крохотным смещением одного датчика относительно другого. Предложенная измерительная система включает лазер с высокотехнологичной системой управления и прецизионные атомные часы, установленные на борту двух спутников. В отличие от других предлагаемых систем для регистрации гравитационных волн эта система требует не три, а всего лишь два различных спутника для функционирования.