Наша вселенная столь же загадочна, сколь и огромна. Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, все, что ускоряется, создает гравитационные волны, которые представляют собой возмущения в ткани пространства и времени, которые движутся со скоростью света и бесконечно продолжаются в пространстве.
Ученые пытаются измерить эти возможные источники вплоть до начала Вселенной.Эксперимент Holometer, основанный в Фермилаборатории Министерства энергетики, чувствителен к гравитационным волнам с частотами в диапазоне миллиона циклов в секунду. Таким образом, он обращается к спектру, не охваченному такими экспериментами, как обсерватория гравитационных волн с лазерным интерферометром, которая ищет низкочастотные волны для обнаружения массивных космических событий, таких как столкновение черных дыр и слияние нейтронных звезд.
«Это огромный прогресс в чувствительности по сравнению с тем, что кто-либо делал раньше», — сказал Крейг Хоган, директор Центра астрофизики элементарных частиц в Фермилабе.Эта уникальная чувствительность позволяет голометру искать экзотические источники, которые иначе невозможно было бы найти. К ним относятся крошечные черные дыры и космические струны — оба возможных явления из ранней Вселенной, которые, как ожидают ученые, должны вызывать высокочастотные гравитационные волны. Крошечные черные дыры могут быть меньше метра в поперечнике и вращаться вокруг друг друга миллион раз в секунду; космические струны — это петли в пространстве-времени, которые колеблются со скоростью света.
Холометр состоит из двух интерферометров Майкельсона, каждый из которых разделяет лазерный луч на два 40-метровых плеча. Лучи отражаются от зеркал на концах дужек и возвращаются, чтобы воссоединиться. Проходящие гравитационные волны изменяют длину пути лучей, вызывая колебания яркости лазерного света, которые могут обнаружить физики.Команда Holometer потратила пять лет на создание прибора и минимизацию источников шума для подготовки к экспериментам.
Теперь голометр непрерывно принимает данные, и с данными за час физики смогли подтвердить, что нет высокочастотных гравитационных волн с той величиной, на которой они искали.Отсутствие сигнала дает ценную информацию о нашей Вселенной. Хотя этот результат не доказывает, существуют ли экзотические объекты, он исключил область Вселенной, где они могли бы присутствовать.
«Это означает, что если есть первичные петли космических струн или крошечные двойные системы черных дыр, они должны быть далеко», — сказал Хоган. «Это устанавливает предел того, сколько всего этого может быть там».Обнаружение этих высокочастотных гравитационных волн является второстепенной задачей голометра.
Его основная цель — определить, действует ли наша Вселенная как двумерная голограмма, где информация кодируется в двумерные биты в масштабе Планка, длина которого примерно в десять триллионов триллионов раз меньше, чем у атома. Это расследование все еще продолжается.«Для меня приятно иметь возможность внести что-то новое в науку», — сказал исследователь Бобби Ланца, недавно получивший докторскую степень. проведение исследований на голометре.
Он является ведущим автором предстоящей статьи о результате. «Это часть разрушения всей картины Вселенной».