Крис Импи - Чудовища доктора Эйнштейна [litres]

J. Chu, “Rainer Weiss on LIGO’s Origins,” oral history, Massachusetts Institute of Technology Q & A News series, http://news.mit.edu/2016/rainerweiss-ligo-origins-0211.

Вайсс отмечает своих студентов, а также Филипа Чапмена, исследователя из МТИ, который перешел работать в NASA и затем перестал заниматься гравитацией и физикой. Любопытно, что предшественником в разработке интерферометра был Джозеф Вебер, предложивший идею своего бывшего студента Роберта Форварда в 1964 г. Форвард построил прототип прибора с плечами длиной 8,5 м на деньги своего работодателя Hughes Research Lab. После 150 часов наблюдений он ничего не зарегистрировал. В подтверждение того, что сообщество физиков, изучающих гравитацию, является «большой деревней», Форвард отмечает значение обсуждений с Райнером Вайссом в примечании к своей статье: R.L. Forward, “Wide-Band Laser-Interferometer GravitationalRadiation Experiment,” Physical Review D17 (1978): 379–90.

R. Weiss, “Quarterly Progress Report, Number 102, 54–76,” Research Laboratory of Electronics, MIT, 1972, http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/RLE_QPR_105_V.pdf?sequence=1.

LIGO (англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) – лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория. – Прим. ред.

Цит. по: J. Levin, Black Hole Blues and Other Songs from Outer Space (New York: Knopf, 2016).

Цит. по: N. Twilley, “Gravitational Waves Exist: The Inside Story of How Scientists Finally Found Them,” New Yorker , February 11, 2016, http://www.newyorker.com/tech/elements/gravitational-waves-exist-heres-howscientists-finally-found-them.

Если точнее, они были лучшими в Соединенных Штатах. Рассказывая главным образом о LIGO, я для простоты повествования не освещал довольно серьезные ранние начинания других групп и стран. Группа Древера в университете Глазго продолжила работу над интерферометрами после его перехода в Калтех. Тем временем в Германии группа во главе с Петером Кафкой узнала о работе Вайсса в 1974 г. и наняла одного из его студентов для постройки интерферометров. Совместно с итальянской группой в течение следующего десятилетия были созданы трехметровый и 30-метровый прототипы. Что показательно, ведь получается, что сфера исследования гравитационных волн – это «большая деревня»: Древер услышал об интерферометрах на лекции Петера Кафки в 1975 г. Немецкая и шотландская группы, объединившись, предложили в середине 1980-х гг. проект инструмента километрового масштаба, но не получили финансирования. Со временем им удалось построить 600-метровый инструмент, начавший работать в 2001 г. и ставший главным испытательным полигоном детекторов и методов LIGO. Французы разрабатывали еще более масштабные проекты интерферометров под руководством Алана Брилле, в начале 1980-х гг. работавшего вместе с Вайссом в МТИ. Проект Virgo начал получать данные в 2004 г., и в течение десятилетия это был партнерский проект с LIGO. Подробнее о попытках мирового научного сообщества зарегистрировать гравитационные волны: J.L. CervantesCota, S. Galindo-Uribarri, and G.F. Smoot, “A Brief History of Gravitational Waves,” Universe 2 (2016): 22–51.

P. Linsay, P. Saulson, and R. Weiss, “A Study of a Long Baseline Gravitational Wave Antenna System,” 1983, https://dcc.ligo.org/public/0028/T830001/000/NSF_bluebook_1983.pdf.

Отчеты и информационные рассылки LIGO не передают всего напряжения. Они выдержаны по большей части в напутственном тоне – уместном, поскольку проект в конце концов увенчался успехом. Лучшее описание происходящего и взгляд изнутри и снаружи см. в книге Джэнны Левин: Black Hole Blues and Other Songs from Outer Space (New York: Knopf, 2016).

A. Cho, “Here is the First Person to Spot Those Gravitational Waves,” Science , February 11, 2016, http://www.sciencemag.org/news/2016/02/here-sfirst-person-spotthose-gravitational-waves.

Цит. в: Josh Rottenberg, “Meet the Astrophysicist Whose 1980 Blind Date Led to Interstellar,” Los Angeles Times , November 21, 2014, http://www.latimes.com/local/great-reads/la-et-c1-kip-thorne-interstellar-20141122-story.html.

Научная преемственность существует в любой сфере, но особенно сильна в теоретической физике и математике. Успешной карьере способствуют два фактора – правильный научный руководитель и студенты, следующие его советам. В теоретических областях влияние руководителя может быть таким сильным, что проявляется даже во «вкусе» в выборе проблемы для изучения и в «стиле» ее решения. Постороннему эти эстетические соображения часто не очевидны. Кип Торн в бытность профессором Калтеха подготовил пять будущих докторов философии, в том числе многих видных деятелей теоретической астрофизики и относительности – например, Алана Лайтмана, Билла Пресса, Дона Пейджа, Сола Тьюколски и Клиффорда Уилла.

“How Are Gravitational Waves Detected?” Q & A with Rainer Weiss and Kip Thorne, Sky and Telescope , August 28, 2016, http://www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/astronomy-questions-answers/science-faqanswers/kavlihow-gravitational-waves-detected/.

K.S. Thorne, Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy (New York: W.W. Norton, 1994).

См.: Adam Rogers, “Wrinkles in Spacetime: The Warped Astrophysics of Interstellar,” Wired , https://www.wired.com/2014/10/astrophysicsinterstellar-black-hole/.

J. Updike, “Cosmic Gall,” New Yorker , December 17, 1960, 36.

Перевод Г. Варденги.

K.S. Thorne, “Gravitational Radiation,” in Three Hundred Years of Gravitation , edited by S. Hawking and W.W. Israel (Cambridge: Cambridge University Press, 1987), 330–458.

Эта информация ясно и наглядно изложена в: LIGO Magazine , no. 8, March 2016, http://www.ligo.org/magazine/LIGO-magazine-issue-8.pdf.

Это станет решающим преимуществом, поскольку пока невозможно идентифицировать источники сигналов черных дыр, регистрируемых LIGO. Гравитационные волны представляют собой новый способ восприятия Вселенной, поэтому обидно не иметь возможности установить, от каких объектов они исходят, и наблюдать эти объекты во всем спектре электромагнитного излучения. В процессе регистрации есть и другие детали, влияющие на интерпретацию данных. Интерферометры наиболее чувствительны к волнам, приходящим сверху, потому что они сжимаются и растягиваются в поперечной плоскости. Сигнал, поступающий под любым другим углом, более слаб. Два детектора, разделенные несколькими тысячами километров, не лежат в одной плоскости в силу кривизны земной поверхности, и это также следует учитывать. Сигнал наиболее мощный, если плоскость орбиты двойной системы обращена к Земле, при других наклонениях он будет слабее. Эксперименты LIGO должны извлекать из каждого кратковременного события всю информацию до крупицы.

Что касается своеобразной арифметики, описывающей слияние черных дыр, в первом событии участвовала сумма 36 + 29 = 62 солнечных массы, причем три солнечных массы были излучены в форме гравитационных волн. Во втором событии участвовала сумма 14 + 9 = 21 солнечная масса, причем две перешли в гравитационные волны, а в событии-кандидате 23 + 13 = 34 солнечных массы, две из которых были излучены как гравитационные волны. Значимость регистрации трех событий превышала 5,3? в первых двух случаях и имела пограничное значение 1,7? в третьем. Локализация источника в небе зависит от силы сигнала; она составила 230 квадратных градусов в первом событии, 850 квадратных градусов во втором событии и 1600 квадратных градусов в событии-кандидате. В общем, характерная частота, «чирп», зависит от массы черной дыры как М -5/8, а смещение в интерферометре, h , как М5/3 . Эти и другие измерения см. в: LIGO Magazine , no. 9, August 2016, http://www.ligo.org/magazine/LIGO-magazine-issue-9.pdf.