გრავიტაციული ტალღების ახალმა დეტექტორმა, რომელიც კვარცზეა დაფუძნებული, მუშაობის პირველ 153 დღეში ორი იდუმალი სიგნალი ჩაიწერა.
უცნობია, ზუსტად რას შეიძლება წარმოადგენდეს ეს სიგნალები; მათ უკან შესაძლოა მრავალ სხვადასხვა ფენომენი იდგეს. ერთ-ერთი ასეთი ფენომენი სწორედ ის არის, რისთვისაც ეს დეტექტორი ააგეს — მაღალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც ჯერ არასოდეს დაგვიფიქსირებია.
დასკვნების გაკეთება ჯერ ძალიან ადრეა, მაგრამ შემდეგ ჯერზე დეტექტორმა შეიძლება უფრო ზუსტად შეძლოს იმის დადგენა, რამ გამოიწვია მისი შემადგენელი კვარცის რეზონირება.
„ამაღელვებელია, როდესაც ხედავ, რომ ახალი დეტექტორი მგრძნობიარეა და შედეგებს გვაძლევს, მაგრამ ახლა უნდა განვსაზღვროთ, ზუსტად რას ნიშნავს ეს შედეგები. ამ შრომაში ჩვენ მსოფლიოში პირველად წარმოვაჩინეთ, რომ ეს მოწყობილობა შეიძლება გამოვიყენოთ გრავიტაციული ტალღების ძლიერ მგრძნობიარე დეტექტორის სახით“, — ამბობს დასავლეთ ავსტრალიის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი მაიკლ ტობარი.
გრავიტაციული ტალღებს პირველი რევოლუციური დეტექტორი მხოლოდ ექვსი წლის წინ შექმნეს. მას შემდეგ, LIGO-ს და Virgo-ს დეტექტორებმა ცხადყვეს, რომ სამყაროში ჩვენთვის აქამდე დამალული გრავიტაციული ტალღები დაქრის, რომლებიც შავი ხვრელების ან ნეიტრონული ვარსკვლავების ერთმანეთთან შეჯახების შედეგად წარმოიქმნება.
ეს დეტექტორები უზარმაზარია, სიგრძეში 4 კილომეტრამდე. მის „მკლავებში“ გაშვებულ ლაზერებს წამდაუწუმ აფერხებს გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც რეკომბინირებულ სინათლეში დაბრკოლების მახასიათებლებს წარმოქმნიან. მათი ანალიზის შედეგად კი შესაძლებელია ამ ტალღების გამომწვევი მოვლენის დადგენა. ეს ტექნოლოგია მხოლოდ დაბალი სიხშირის ტალღებზეა მორგებული.
მაღალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღების დაფიქსირება გაცილებით რთულია, მაგრამ მათზე ნადირობა ნამდვილად ღირს. გრავიტაციულ ტალღათა ტალღის სიგრძე სამყაროს ზომის პროპორციულია; შედარებით გვიან წარმოქმნილები უფრო დიდია, შესაბამისად, მოკლე. მაღალი სიხშირის ტალღებს შეუძლიათ, რომ ინფორმაცია მოგვცენ დიდი აფეთქებისა და სამყაროს დასაწყისის შესახებ.
შედარებით უფრო გვიანდელი მაღალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღების წყაროებს შორის შეიძლება იყოს ისეთი ჰიპოთეტური ობიექტები, როგორებიც არის ბოზონის ვარსკვლავები და პირველყოფილი შავი ხვრელები. ამ ტალღებს შეიძლება თავად ბნელი მატერიის ღრუბლებიც წარმოქმნიდეს. შესაბამისად, გასაკვირი აღარ არის, რატომ სურთ ასტრონომებს მათი დაფიქსირება ასე ძლიერ.
ტობარმა და მისმა კოლეგამ, დასავლეთ ავსტრალიის უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა მაქსიმ გარიაჩევმა მაღალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღების დაფიქსირებისთვის მაგიდის ზედაპირის ფორმის დეტექტორი 2014 წელს შექმნეს. ამჯერად, მკვლევართა საერთაშორისო ჯგუფთან ერთად, მათ უკვე დაკვირვებები დაიწყეს.
თავად დეტექტორი კვარცის კრისტალის დისკოა, რომელსაც აკუსტიკური ტალღების რეზონატორს (BAW) უწოდებენ; მისი ერთი მხარე ოდნავ გამობურცულია. თეორიულად, მაღალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღები დისკოში ხანგრძლივ ბგერებს უნდა წარმოქმნიდნენ, რომლებსაც გამობურცული მხარე ფონონების სახით ჩაიჭერს.
თერმული ხმაურის შესამცირებლად, დისკო კრიოგენულად არის გაციებული, გამტარი ფილები კი კრისტალისგან ძალიან მცირე მანძილზეა განთავსებული, რათა დაიჭირონ წამიერი პიეზოელექტრული სიგნალები, რომლებსაც შიგნით ვიბრირებადი აკუსტიკური რეჟიმები წარმოქმნის. ეს სიგნალები წარმოუდგენლად პატარაა და შესაბამისად, სიგნალის უკიდურესად მგრძნობიარე გამაძლიერებლად იყენებენ სუპერგამტარ კვანტური ინტერფერენციის მოწყობილობას, იგივე SQUID-ს.
მთლიანი დეტექტორი მოთავსებულია რადიაციისგან დაცულ ვაკუუმის კამერაში, რათა მაქსიმალურად გამოირიცხოს რაიმე ხელშეშლა. ამ მოწყობილობით ჯგუფმა ორი დაკვირვება ჩაატარა და თითოეული დაკვირვებისას დაფიქსირებაც მოხდა — პირველად 2019 წლის 12 მაისს, მეორედ კი 2019 წლის 27 ნოემბერს.
ამჯერად, არსებობს რამდენიმე შესაძლო ახსნა. ერთი მათგანია მექანიკური სტრესის რელაქსაცია კვარცის დისკოს შიგნით; მეორე კი გარე მაიონიზებელი რადიაციით გამოწვეული შიდა რადიოაქტიური მოვლენა. თუმცა, მკვლევრებმა არ იციან, რაიმე ისეთი გარე მოვლენა, რომელსაც შეიძლება ეს გამოეწვია.
მართალია, აკუსტიკური ტალღების წარმოქმნა მეტეორულ წვიმასაც შეუძლია, მაგრამ დამცავ ფარს მოწყობილობა ამისგან უნდა დაეცვა. დამნაშავე შეიძლება კოსმოსური სხივებიც კი იყოს.
უფრო ამაღელვებელია სხვა შესაძლებლობები — სიგნალები პოტენციურად შეიძლება გამოეწვია ბნელ მატერიაში არსებული ტოპოლოგიური დეფექტებით გამოწვეულ აშლილობას ან ბნელი მატერიის მასიურ ნაწილაკებს.
და ბოლოს, რა თქმა უნდა, ეს შეიძლება მაღალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღებიც იყოს. ეს ვარიანტი უფრო ბევრ კვლევა-ძიებას მოითხოვს, რადგან სიგნალების ფორმას არ აღენიშნება კოსმოსური შეჯახებისთვის ჩვეული „ჟღარუნი“.
შემდეგ ცდაზე, მკვლევრები დეტექტორს მეორე კრისტალს დაამატებენ საკუთარი SQUID-ითა და მუონების დეტექტორით, რათა გამოირიცხოს კოსმოსური სხივები. ეს კიდევ უფრო შეამცირებს სიგნალის გამომწვევ შესაძლო მიზეზთა რაოდენობას.
„ეს ექსპერიმენტი ერთ-ერთია ამჟამად არსებული აქტიური ორი ექსპერიმენტიდან, რომლებითაც მაღალი სიხშირის გრავიტაციულ ტალღებს ამ სიხშირეებზე ეძებენ; ვგეგმავთ, ძებნა კიდევ უფრო მაღალ სიხშირეებზე გავაგრძელოთ, სადაც ჯერ არც ერთ სხვა ექსპერიმენტს არ უძებნია“, — ამბობს ტობარი.
მისი განცხადებით, ამ ტექნოლოგიის განვითარებამ შეიძლება პირველად შეგვაძლებინოს მაღალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღების დაფიქსირება და სრულიად ახალი მიმართულება გაგვიხსნას გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიაში.
კვლევა Physical Review Letters-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია uwa.edu.au-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
