Обнаружение гравитационных волн, источником которых являлось столкновение двух небольших черных дыр, выполненное при помощи наземной гравитационной обсерватории LIGO, подстегнуло энтузиазм ученых к разработке новых сверхвысокочувствительных гравитационных детекторов. Наземные гравитационные обсерватории, как правило, используют датчики, разнесенные на значительное расстояние, это позволяет зарегистрировать при их помощи искривления пространственно-временного континуума, амплитудой, сопоставимой с размером атома. Однако, такие датчики подвержены воздействию шумов и помех, некоторые из которых имеют низкую частоту, приближенную к частоте искомых гравитационных волн, и очистка полученных сигналов от таких шумов является весьма и весьма сложным занятием.
Для решения данной проблемы исследователи из Центра астрофизики Гарварда-Смитсона (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA) разработали концепт космического датчика гравитационных волн, который состоит из двух спутников, связанных друг с другом только лучом света высокостабильного лазера. В недрах каждого из этих спутников находятся атомные часы на базе оптической решетки, которые выступают в роли измерителя частоты лазерного света. Сверхвысокоточная синхронизация хода этих часов позволит при их помощи регистрировать последствия Допплеровского эффекта, возникшего в момент прохождения гравитационных волн. А точность таких измерений конкурентноспособна или превышает точность других подобных космических датчиков.
Принцип работы оптических атомных часов, основанный на использовании некоторых особенностей строения атомов, позволит измерять низкочастотные гравитационные волны, частота которых лежит в диапазоне от 3 до 10 Гц, обеспечивая максимальную чувствительность в указанном диапазоне. И, в отличие от проектов других интерферометров космического базирования, проект, предложенный специалистами CfA, требует использования двух спутников, которые можно интегрировать в единую систему вместе с наземными средствами.
В пользу реальности данного проекта говорит тот факт, что центр CfA давно уже известен, как разработчик и изготовитель некоторых самых высокоточных устройств во всем мире. В число разработок специалистов центра входит водородный квантовый генератор для часов, используемых НАСА для отслеживания местоположения спутников, лазерные частотные гребенки, при помощи которых производятся высокоточные измерения перемещений звезд и других космических объектов при помощи технологии интерферометрии с длинной базой.
Источник: