Группа инженеров, состоящая из представителей Центра компетенций в области физики темной материи совместно с представителями Университета западной Австралии, успешно разработала детектор гравитационных волн абсолютно нового типа.
И новый детектор уже успел зафиксировать два сигнала, которые вполне могут оказаться сигналами темной материи. Так же зарегистрированные события могут быть сигналами от первичных черных дыр или же вообще проявлением внешних помех. Хочется особо подчеркнуть, что подобные сигналы не может зарегистрировать больше ни один из существующих детекторов.
Новый детектор гравитационных волн и его перспективы
Как известно, гравитационные волны – это не что иное, как колебания гравитационного поля, которые распространяются буквально по всему космическому пространству по полотну пространства-времени. И эти волны образуются из-за передвижения объектов, обладающих огромной массой (например, черных дыр).
Сама возможность существования гравитационных волн была предсказана в общей теории относительности более ста лет тому назад. А вот экспериментально подтвердить их реальность смогли только в 2015 году благодаря использованию сверхчувствительных детекторов (кстати, именно за первую в мире регистрацию гравитационных волн и была вручена Нобелевская премия в 2017 году).
Так зафиксированные в 2015 году гравитационные возмущения были следствием слияния двух черных дыр в одну.
С тех самых пор приборы не раз регистрировали гравитационные возмущения, но, как утверждают авторы нового детектора, предыдущие поколения устройств были способны фиксировать исключительно низкочастотные возмущения. А обнаружение высокочастотных гравитационных возмущений является архисложной задачей для современных физиков.
И новый детектор – первый в своем роде прибор, задача которого состоит в регистрации именно высокочастотных возмущений. И, по сути, детектор есть не что иное, как резонатор объемных акустических волн, реализованный на кварцевом генераторе.
Так вот диск из кварца вибрирует с повышенной частотой, когда сквозь него проходят акустические волны. Так как у кварца присутствует пьезоэлектрический эффект, то акустические волны трансформируются в электрические импульсы, которые принимаются специальными токопроводящими пластинами, закрепленными на кварцевом диске.
Эти площадки передают полученные импульсы сверхпроводящему интерференционному устройству, в котором происходит усиление сигнала для того, чтобы его смог зафиксировать детектор.
Вся эта конструкция помещается в радиационные экраны, назначение которых заключено в защите от помех внешнего излучения, и проходит процесс охлаждения практически до абсолютного нуля.
Таким образом, созданный детектор оказался способен регистрировать гравитационные возмущения с частотами в мегагерцовом интервале.
Полученное устройство ученые испытывали в течение 153 дней, и за этот период было выполнено два продолжительных сеанса, прошедших в мае и ноябре 2019 года.
Во время этих испытаний новый детектор и смог зафиксировать два редчайших высокочастотных события. Возмущения, произошедшие в пятигерцовом диапазоне, были зафиксированы 12 мая и 27 ноября 2019 года.
Откуда именно пришли зафиксированные сигналы, ученые не имеют никакого понятия, но есть предположение, что с созданным детектором вступили во взаимодействия частицы темной энергии, которые называют вимпами.
Но ученые также не исключают возможность и того, что зафиксированные взаимодействия есть результат присутствия заряженных частиц или же результат обычного проявления накопленного механического напряжения в самом детекторе или же внутренним атомным процессом кристалл.
Несмотря на то что есть некий элемент неопределенности, ученые все равно полны оптимизма. Ведь эксперимент впервые показал, что данные устройства могут применяться в роли высокочувствительных детекторов гравитационных волн.
Также ученые планируют доработать свой детектор и получить возможность регистрировать еще более высокочастотные возмущения. И ученые хотят использовать все тот же кварцевый детектор совместно с мюонным детектором космических частиц.
Понравился материал? Тогда оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за ваше внимание!
