Гравитационные волны помогут узнать природу темной материи

Исследования гравитационных волн помогут понять природу темной материи и дадут ответ о пределах справедливости теории относительности Эйнштейна. Недавние открытия в этой области позволят не только лучше изучить Вселенную, но и узнать, что произошло в момент Большого взрыва, считает профессор Валерий Митрофанов.

О существовании гравитационных волн известно с 1970-х годов, однако зафиксированы они были лишь недавно - в 2016 году. Произошло это в международной обсерватории LIGO - проекта, главная цель которого состоит в обнаружении гравитационных волн космического происхождения. Это новая эра астрономии, которая способна дать ответы на многие фундаментальные вопросы физики - например, о пределах справедливости общей теории относительности и о природе темной материи и энергии.

Научная группа LIGO растет с каждым годом - сейчас это порядка 600 исследователей. Среди них есть и российские ученые. В их числе них профессор МГУ Валерий Митрофанов, академик Владислав Пустовойт и заместитель директора по научной работе Института прикладной физики РАН Ефим Хазанов. За значительный вклад в исследование гравитационных волн 12 июня им была вручена Государственная премия в области науки и высоких технологий.

Как рассказал профессор Валерий Митрофанов в интервью aif.ru, у ученых появляется новый способ получения информации об астрономических объектах - некоторые из них невидимы на электромагнитных волнах. Гравитационные волны, в отличие от электромагнитных, не поглощаются при их распространении. При увеличении чувствительности детекторов можно увидеть отголоски Большого взрыва - гравитационные волны, которые образовались в этот момент. Эксперты предполагают, что при дальнейшем развитии технологий можно будет использовать гравитационные волны для связи. А усовершенствование детекторов подстегнет промышленность - ведь для этого требуются новые, более современные устройства.

Несмотря на то, что Нобелевскую премию за это открытие получили американские ученые, вклад российской группы в исследование был значимым. Как рассказал профессор Валерий Митрофанов, физики МГУ в частности определили стандартный квантовый предел чувствительности детектора при используемой процедуре измерений, в то время как дальнейшему улучшению чувствительности препятствуют законы квантовой механики. Они также показали, как преодолеть стандартный квантовый предел: для этого необходимы другие схемы измерений.

Именно российские физики разработали уникальные монолитные кварцевые подвесы пробных гравитационных масс и создали установки, с помощью которых можно исследовать определённые процессы в них на предельных уровнях. Также они обнаружили явление параметрической неустойчивости в гравитационно-волновых интерферометрах - выяснилось, что оно проявляется при больших мощностях оптической накачки. Помимо этого российские исследователи выявили новые виды шумов, возникающих в многослойных диэлектрических покрытиях зеркал интерферометр, а академик Владислав Пустовойт первым предложил и обосновал идею использования лазерных интерферометров для детектирования гравитационных волн. По словам Валерия Митрофанова, все эти открытия сделали значительный вклад в успех проекта LIGO.