Die Physiker des LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) haben erstmals Gravitationswellen aufgezeichnet - Raum-Zeit-Störungen, die vor hundert Jahren vom Schöpfer der allgemeinen Relativitätstheorie, Albert Einstein, vorhergesagt wurden. Wissenschaftler der Fakultät für Physik, die Mitglieder der internationalen LIGO-Zusammenarbeit sind, kündigten die Eröffnung während einer Live-Übertragung an, die von Lenta.ru und der Mikhail Lomonosov Moscow State University (MSU) organisiert wurde.
Gravitationswellen wurden am 14. September 2015 um 05:51 Uhr MEZ (13:51 Uhr MEZ) an zwei Zwillingsdetektoren des interferometrischen LIGO-Laser-Gravitationswellen-Observatoriums in Livingston, Louisiana und Hanford, Washington, aufgezeichnet) in den USA. LIGO-Detektoren erfassten relative Schwankungen von zehn bis minus 19 Metern (dies entspricht ungefähr dem Verhältnis des Durchmessers eines Atoms zum Durchmesser eines Apfels) von Paaren von Testmassen, die vier Kilometer voneinander entfernt waren.
Die Störungen werden durch ein Paar Schwarzer Löcher (29- und 36-mal schwerer als die Sonne) in den letzten Sekundenbruchteilen erzeugt, bevor sie zu einem massiveren rotierenden Gravitationsobjekt (62-mal schwerer als die Sonne) verschmelzen. In Sekundenbruchteilen verwandelten sich etwa drei Sonnenmassen in Gravitationswellen, deren maximale Strahlungsleistung etwa 50-mal höher war als die des gesamten sichtbaren Universums. Die Fusion der Schwarzen Löcher fand vor 1,3 Milliarden Jahren statt (so lange breitete sich die Gravitationsstörung auf die Erde aus).
Die Wissenschaftler analysierten die Momente des Eintreffens von Signalen (der Detektor in Livingston zeichnete das Ereignis sieben Millisekunden früher auf als der Detektor in Hanford) und nahmen an, dass sich die Signalquelle auf der südlichen Hemisphäre befindet. Wissenschaftler schickten die Forschungsergebnisse zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Physical Review Letters. Die Entdeckung wurde gemeinsam von den LIGO-Kooperationen (zu denen auch die GEO-Zusammenarbeit mit dem australischen Konsortium für interferometrische Gravitationsastronomie gehört) und dem französisch-italienischen VIRGO gemacht, dessen Detektor sich in der Nähe von Pisa befindet.
Das LIGO-Observatorium wird von der US National Science Foundation finanziert und basiert auf der 1980 vorgeschlagenen Initiative der amerikanischen Physiker Kip Thorne und Ronald Driever. Die Installationskosten werden auf 370 Millionen US-Dollar geschätzt. Die Forschung am LIGO wird im Rahmen einer gleichnamigen Zusammenarbeit von mehr als tausend Wissenschaftlern aus den USA und 14 anderen Ländern durchgeführt, darunter Russland, vertreten durch zwei Gruppen der Moskauer Staatsuniversität und des Instituts für Angewandte Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften (Nischni Nowgorod).
Die Moskauer Gruppe wurde gegründet und bis vor kurzem von Vladimir Braginsky geleitet, einem der Pioniere der Gravitationswellenforschung in der Welt. Die wissenschaftliche Gruppe, die in der Anzahl der Mitautoren der wissenschaftlichen Entdeckung enthalten ist, umfasst sieben Mitarbeiter des Instituts für Schwingungsphysik der Moskauer Staatlichen Universität, einschließlich des Teamleiters Valery Mitrofanov. Die Gruppe ist seit 1992 an dem Projekt beteiligt und widmet sich der Verbesserung der Empfindlichkeit von Gravitationswellendetektoren und der Definition ihrer grundlegenden quanten- und thermodynamischen Grenzen.
Die theoretischen und experimentellen Studien von Physikern der Moskauer Staatsuniversität waren Teil der Entwicklung von Detektoren der neuen Generation, die es ermöglichten, Gravitationswellen aus der Fusion zweier Schwarzer Löcher direkt zu beobachten. Im Verlauf der Arbeit der Gruppe am LIGO-Projekt wurden Ergebnisse erzielt, die nicht nur für die Suche nach Gravitationswellen, sondern auch für die Physik im Allgemeinen wichtig sind. „Die wissenschaftliche Bedeutung dieser Entdeckung ist enorm. Wie bei elektromagnetischen Wellen werden wir uns nach einer Weile dessen voll bewusst sein “, sagte Mitrofanov.
