Райнер Вайс з Массачусетського технологічного інституту (МТІ) в Кембриджі та Баррі Беріш і Кіп Торн (обоє з Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені) розділять між собою 9 млн шведських крон (1 млн доларів) за дослідження у Лазерно-інтерферометричній гравітаційно-хвильовій обсерваторії (LIGO). У вересні 2015 року LIGO зафіксувала деформації часу-простору (гравітаційні хвилі) від зіткнення двох чорних зір в далекій галактиці.

 

Нобелівські лауреати з фізики 2017 (зліва направо): Райнер Вайс, Баррі Беріш і Кіп Торн.

 

Відкриття, про яке офіційно оголосили в лютому 2016 року, започаткувало нову еру в астрономії. Тепер астрономи можуть “вслухатися” в космічні події за допомогою вібрацій часу-простору, які вони створюють. Крім того, воно офіційно підтвердило існування гравітаційних хвиль, які Альберт Айнштайн передбачив ще сто років тому.

 

Вайс і Торн — двоє з трьох фізиків (так званої “трійки”), які заснували проект LIGO (два детектори-близнюки, один з яких в Луїзіані, а інший у штаті Вашингтон). Третій — засновник LIGO Рональд Древер — помер 7 березня цього року. А Баррі Беріш був директором LIGO з 1997-го до 2005 року, і йому належить заслуга її перетворення з хаотичного починання в добре організовану і злагоджену машину. “LIGO – це проект, який об’єднав майже тисячу дослідників і триває вже довгих сорок років”, — зазначив Вайс в інтерв’ю Нобелівському комітету.

 

“Ми дуже раді за те, що їх таки визнали. Вони працювали над цим кілька десятиліть”, — каже фізик з Університету штату Луїзіана у м. Батон-Руж Ґабріелла Ґонсалес, член команди LIGO і її колишній речник. Нобелівську премію можуть присуджувати максимум трьом людям, але Нобелівський комітет у своєму прес-релізі згадав величезну кількість людей, які працювали в LIGO і завдяки яким вдалося зробити відкриття гравітаційних хвиль.

 

Рішення Нобелівського комітету не стало несподіванкою в науковій спільноті. “Я дуже радий, що вони обрали правильних людей”, — каже фізик з Мерілендського університету в Коледж-Парку Чарльз Міснер. Половину грошової суми отримає Вайс, а решту розділять Беріш і Торн.

 

Ще до LIGO мало хто з науковців сумнівався в існуванні гравітаційних хвиль. Деформації часу-простору випливають з загальної теорії відносності Альберта Айнштайна. Ці деформації поширюються Всесвітом майже безперешкодно. У 1974 році їх довели непрямим способом, аналізуючи радіоімпульси від злиття двох нейтронних зір. Періоди цих імпульсів точно збігалися з тим, як гравітаційні хвилі поширюють енергію від джерела. Це відкриття, до речі, також було нагороджене Нобелем 1993 року.

 

Утім, безпосереднє детектування гравітаційних хвиль було монументальним завданням. Навіть найпотужніші деформації, породжені, скажімо, злиттям чорних дір чи колапсом масивних зірок, стають зовсім крихітними, коли досягають Землі. Гравітаційні хвилі, які спостерегли у 2015 році, стиснули і розтягнули перпендикулярні 4-кілометрові вакуумні труби LIGO з лазерними променями всередині на величину, яка дорівнює долі діаметра фотона. Проте навіть цього виявилось достатньо, щоб помітно вивести лазери з синхронізації і “відчути” хвилю.

 

Фізики зі США та колишнього СРСР ще у 1960-ті запропонували метод детектування гравітаційних хвиль лазерними променями. У 1972 році Вайс створив перші детальні розрахунки того, який вигляд повинен мати такий лазерний інтерферометр. На ті часи ідея здавалася такою складною, що він і гадки не мав, чи вона коли-небудь працюватиме. “Через рік ми зробимо висновок, чи воно взагалі варте того, щоб ним серйозно займатися”, — сказав він тоді в інтерв’ю соціологу науки Гаррі Коллінзу.

 

Вайс народився у 1932 році в Німеччині. У 1938-му сім’я виїхала до США, рятуючись від нацистських переслідувань. Свій перший прототип інтерферометра він створив у 1970-ті. Естафету від нього перейняли дослідники з Європи, зокрема і Древер та його колеги з Університету Ґлазґо (Сполучене Королівство) та ще одна команда з Мюнхена (Німеччина).

 

Торн народився в Юті 1940-го в родині мормонів. Він спеціалізується на загальній теорії відносності і також розробляв ідеї про гравітаційні хвилі. Торн і Вайс мешкали разом в одній кімнаті в університетському готелі. В дискусіях між ними Вайс переконав Торна у тому, що інтерферометри — це правильний підхід до детектування хвиль. На початку 1980-х Торн, Вайс та Древер об’єднали зусилля, коли стало зрозуміло, що Національний науковий фонд США фінансуватиме лише один проект у цій галузі. Саме так народилося співробітництво LIGO.

 

Робота “трійки” не завжди йшла гладко. Вчені зізнались, що не завжди володіли необхідними організаційними і менеджерськими якостями, щоб керувати проектом, який дуже швидко виріс до великого наукового співробітництва. І саме тут їм на допомогу прийшов Беріш, який з 1997-го до 2005 року очолював співробітництво. За словами Гаррі Коллінза, без організаційних здібностей Беріша увесь проект зазнав би невдачі.

 

На початку свого існування LIGO боролася за фінансування, але згодом стала найбільшим і найдорожчим проектом в історії Національного наукового фонду. Її майже ідентичні два детектори запрацювали у 2002-му. Під час першої фази збору даних у них майже не було шансів що-небудь детектувати. З 2010-го обсерваторія проходила модернізацію — і знову запрацювала лише у вересні 2015-го, утричі чутливіша, ніж раніше.

 

За час роботи LIGO науковці сприймали нагоду зробити велике відкриття зі стриманим оптимізмом. Але сам Всесвіт виявився прихильним до проекту, “підкинувши” шанс 14 вересня 2015-го зафіксувати драматичну подію — колізію двох чорних дір. Відтоді LIGO і її сестра-обсерваторія Virgo біля Пізи в Італії ще як мінімум тричі фіксували гравітаційні хвилі.

 

Троє лауреатів мають ще багато цікавих “козирів”. Так, Вайс також був провідним науковцем проекту COBE (Cosmic Microwave Explorer), зонда НАСА, який у 1990 році створив першу мапу космічного мікрохвильового фону (двоє інших фізиків COBE розділили Нобеля 2006 року). Торн також допомагав створити оригінальну ідею і сценарій відомого науково-фантастичного фільму 2014 року Interstellar, у якому він виступив виконавчим продюсером. А Беріш перед тим як приєднатися до LIGO, працював над експериментами з нейтрино в Національній лабораторії імені Енріко Фермі в Іллінойсі. Він також очолював проект зі створення Міжнародного лінійного колайдера.

 

Цьогорічний Нобель став завершальним діамантом в короні трьох лауреатів, адже вони вже здобули усі наукові премії, на які тільки могли претендувати, зокрема нагороду “За прорив” у фундаментальній фізиці вартістю $3 млн, Премію Фундації ім. Грубера в галузі космології ($500 тисяч), Премію ім. Шоу в галузі астрономії ($1,2 млн) та астрофізичний Приз Каулі ($1 млн).

 

Davide Castelvecchi

Gravitational wave detection wins physics Nobel

Nature, 03/10/2017

Зреферував Євген Ланюк

06.10.2017