Новый детектор гравитационных волн улавливает возможный сигнал начала времен
Два интригующих сигнала, обнаруженные в небольшом детекторе гравитационных волн, могут представлять всевозможные экзотические явления - от новой физики до взаимодействия темной материи с черными дырами и вибраций из начала Вселенной.
Такие объекты, как лазерная интерферометрическая обсерватория гравитационных волн (LIGO), используют гигантские лазерные детекторы для поиска огромной ряби в ткани пространства-времени, известной как гравитационные волны. Они возникают в результате столкновений черных дыр и нейтронных звезд в далекой Вселенной, которые являются настолько мощными событиями, что сотрясают пространство-время и создают волны, измеряемыми сотнями километров.
Но нет никаких хорошо изученных источников гравитационных волн с более короткими длинами волн от нескольких сантиметров до нескольких километров.
В последние годы наблюдается интерес к созданию детекторов, которые могут искать эти маленькие гравитационные волны, в том числе один, построенный Тобаром и его коллегами. Тобар - физик из Университета Западной Австралии в Перте.
Их устройство состоит из диска, который состоит из кристаллического кварца диаметром 3 сантиметра с резонансной камерой, которая выдает электрический сигнал всякий раз, когда он колеблется на определенных частотах.
Тобар сравнил эту установку с колоколом или гонгом, который звонит с определенной частотой. Если гравитационная волна ударит по нему, она возбудит его. Звон в кристалле затем воспринимается электрическими датчиками как электромагнитный сигнал.
Исследователи поместили свой детектор за несколькими радиационными экранами, чтобы защитить его от фоновых электромагнитных полей, и охладили его до чрезвычайно низких температур, чтобы минимизировать тепловые колебания в устройстве.
Во время 153-дневного эксперимента кристалл звонил дважды, каждый раз в течение одной или двух секунд. Выводы команды опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Ученые сейчас пытаются выяснить, что стало причиной этих результатов. Одним из возможных объяснений являются потоки заряженных частиц, называемых космическими лучами, из космоса.
Но есть также множество экзотических перспектив, таких как тип темной материи, известный как аксион, вращающийся вокруг черной дыры и испускающий гравитационные волны, пишут исследователи в своей статье. Многие объяснения могут потребовать ранее неизвестной физики за пределами Стандартной модели, которая описывает почти все субатомные частицы и силы во Вселенной.
Вскоре после Большого взрыва Вселенная пережила период, называемый инфляцией, во время которого она экспоненциально увеличивалась в размерах.
В конце этой эры Вселенная могла пройти фазовый переход, что-то вроде перехода воды из жидкого в газообразное состояние при кипении. Если бы это произошло, переход мог бы вложить большое количество энергии в ткань пространства-времени, генерируя гравитационные волны, которые можно было бы увидеть в этом эксперименте.
Может быть это были гравитационные волны, но еще не известно.
У исследователей есть возможность создать больше датчиков, подобных этому. Если несколько устройств зафиксируют один и тот же сигнал одновременно, то это может указать, что во Вселенной есть что-то еще, и поможет исключить внутренние процессы, такие как тепловые флуктуации внутри кристалла.
Статья опубликована на Live Science.
