Гравитационные волны обнаружат с помощью суперкомпьютера

На модерации Отложенный Американские ученые заканчивают отладку специализированного суперкомпьютера с 320 центральными процессорами, с помощью которого они надеются доказать реальность гравитационных волн.

Их существование непосредственно вытекает из общей теории относительности. Ее создатель Альберт Эйнштейн предсказал этот феномен в 1917 году. В этом он последовал примеру великого шотландского физика Джеймса Клерка Максвелла, который 52 годами ранее открыл «на кончике пера» электромагнитные волны. Теорию Максвелла в 1888 году подтвердил профессор Боннского университета Генрих Герц, который обнаружил эти волны в серии блестящих экспериментов. А вот волны, которые вычислил Эйнштейн, еще только предстоит зарегистрировать.

Волны тяготения – это периодические колебания гравитационного поля, которые распространяются в пространстве со скоростью света. Они возникают при любых движениях материальных тел, приводящих к неоднородному изменению силы тяготения в окружающем пространстве. Чтобы их получить, достаточно покрутить в руках самую обычную спортивную гантель.

Однако любые гравитационные волны, возникающие в земных условиях, настолько слабы, что ни один существующий физический прибор не может их обнаружить. Поэтому ученые пока что стараются найти волны тяготения, рождающиеся в ходе мощных космических катаклизмов – например, при взрывах сверхновых звезд или при столкновениях нейтронных звезд либо черных дыр.

Теория также утверждает, что Вселенная должна быть буквально пронизана реликтовыми волнами тяготения, возникшими в процессе ее рождения. Еще одним мощным источником гравитационных волн служат двойные звезды, как обычные, так и нейтронные.

Первые косвенные свидетельства реальности волн тяготения были получены как раз при изучении двойной нейтронной звезды. В 1974 году американские радиоастрономы Джозеф Тейлор и Расселл Халс впервые обнаружили пару нейтронных звезд, обращающихся вокруг общего центра тяжести. Им удалось доказать, что период этого вращения, который сейчас составляет 3 часа 45 минут, ежегодно уменьшается на 70 микросекунд. Это происходит из-за потери энергии, которую как раз и уносят гравитационные волны.

Физики уже много лет строят приборы, предназначенные для прямого детектирования космических волн тяготения. Три года назад в США было закончено сооружение крупнейшей в мире установки этого рода, аппаратного комплекса LIGO. Он состоит из двух гравитационных обсерваторий, одна из которых находится в тихоокеанском штате Вашингтон, а другая – в Луизиане. Там установлены лазерные интерферометры, с помощью которых ученые рассчитывают обнаружить деформации пространства, вызванные прохождением волн тяготения.

Аналогичные лазерные интерференционные детекторы меньших размеров действуют также в Японии, Франции, Германии и Италии. Расчеты показывают, что эти приборы в принципе обладают достаточной чувствительностью для регистрации космических волн тяготения с частотой в десятки и сотни циклов в секунду.

Новый суперкомпьютер будет работать в паре с обеими обсерваториями LIGO. Он смонтирован в Сиракузском университете в штате Нью-Йорк, Это отражено в его имени - SUGAR (Syracuse University Gravitational and Relativity Computing Cluster). Главная задача SUGAR будет состоять в анализе сигналов, приходящих с комплекса LIGO. На нем также будут выполнены сложнейшие вычисления, которые дадут возможность точно смоделировать структуру гравитационных волн, приходящих от различных космических источников. Результаты этих расчетов позволят надежней выявить чрезвычайно слабые сигналы, которые эти волны рождают при взаимодействии с интерферометрами. SUGAR должен заработать не позже конца февраля.