Телескоп Ейнштейна

Телескоп Ейнштейна або обсерваторія Ейнштейна (англ. Einstein Telescope) — майбутній наземний детектор гравітаційних хвиль, який зараз розробляють деякі наукові організації Європейського Союзу. Він призначений для точного вимірювання гравітаційних хвиль і перевірки загальної теорії відносності в умовах сильних гравітаційних полів. Проєкт фінансує Європейська Комісія в межах Рамкової програми 7 (FP7).

Мотивація

В останні роки детектори гравітаційних хвиль Virgo та LIGO досягли значних успіхів у виявленні гравітаційних хвиль. як детекторів другого покоління, добре визначена. У 2015 році LIGO виявив першу гравітаційну хвилю GW150914. Пізніше до експерименту приєднався Virgo, і GW170814[en] стала першою гравітаційною хвилею, зафіксованою LIGO та Virgo одночасно. Невдовзі виявили першу гравітаційну хвилю від злиття подвійної нейтронної зорі GW170817. LIGO та Virgo продовжують вдосконалювати й підвищувати їхню чутливість. Однак чутливість, необхідна для перевірки теорії гравітації Ейнштейна в умовах сильного поля, перевищує очікувані можливості цих детекторів навіть після їх подальших оновлень. Основні обмеження викликані сейсмічним шумом[en], пов'язаним шумом гравітаційного градієнта (так званим ньютонівським шумом) і тепловим шумом останнього ступеня підвіски та тестових мас.

Щоб обійти ці обмеження, необхідно нове обладнання: підземний майданчик для детектора, щоб обмежити вплив сейсмічного шуму, і кріогенне обладнання для охолодження дзеркал, щоб зменшити теплову вібрацію тестових мас[1].

Учасники

Телескоп Ейнштейна підтримує Європейська Комісія в межах Рамкової програми 7 (FP7). Він був запропонований 8 провідними європейськими установами з великим досвідом в експериментальному дослідженні гравітаційних хвиль, координованих Європейською гравітаційною обсерваторією[en]:

Над проєктом працюють 4 технічні робочі групи, кожна з яких вирішує своє коло питань: розташування та характеристики місця (WP1), конструкція та технології підвісу (WP2), топологія та геометрія детектора (WP3), вимоги до можливостей детектора й астрофізичний потенціал (WP4).

Поточна конструкція

Хоча проєкт все ще знаходиться на ранній стадії розробки, основні параметри майбутнього телескопа вже встановлені[2].

Як і KAGRA, він буде розташований під землею, щоб зменшити шум від сейсмічних процесів[en] і від рухомих об'єктів поблизу.

Довжина плеч становитиме 10 км (для порівняння, у для LIGO 4 км, у Virgo і KAGRA 3 км). Як і у LISA, буде три плеча у формі рівностороннього трикутника з двома детекторами в кожному куті.

Кожен детектор складатиметься з двох інтерферометрів, одного оптимізованого для роботи на частотах нижче 30 Гц і одного оптимізованого для роботи на вищих частотах.

Низькочастотні інтерферометри (від 1 до 250 Гц) використовуватимуть оптику, охолоджену до 10 К з потужністю променя близько 18 кВт у кожному плечі[2]. Високочастотні (від 10 Гц до 10 кГц) працюватимуть за кімнатної температури та використовуватимуть набагато вищу потужність променя 3 МВт[2].

ETpathfinder

Прототип під назвою ETpathfinder побудували в кампусі Рендвік Маастрихтського університету в Нідерландах[3]. Його відкрив у листопаді 2021 року міністерка освіти, культури та науки Нідерландів Інгрід ван Енгельсховен[en]. Після завершення Телескопа Ейнштейна ETpathfinder стане окремим дослідницьким центром. Вибір місця розміщення Телескопа Ейнштейна ведуть між єврорегіоном Маас-Рейн, Сардинією та Саксонією[4][5][6].

Єврорегіон Маас-Рейн, зокрема сільська місцевість між Маастрихтом, Льєжем і Аахеном, запропонували як одне з можливих місць для телескопа у 2015 році. Цей регіон має стабільну сейсмологію, а також має мережу наукових закладів і компаній, що забезпечить дослідникам зручні умови роботи. Трикутний телескоп пропонують розташувати на глибині від 250 до 300 метрів під землею, з ліфтами у вершинах трикутника. В цьому районі проводять розвідувальне буріння та інші підготовчі роботи.

Уряд Італії та нобелівський лауреат Джорджіо Парізі підтримують інше запропоноване місце розташування телескопа, Сос Енаттос на Сардинії[7][8][9]. Це місце має такі переваги[10], як надзвичайно низька сейсмічна активність[11][12], наявність підземної шахти для розміщення телескопа, достатня для будівництва великих підземних споруд міцність і стійкість гірської породи[13]. Очікується, що будівництво Обсерваторії Ейнштейна сильно сприятиме росту зайнятості[14] та фінансової активності в регіоні[10]. У січні 2021 року на цьому місці провели сейсмологічні дослідження та встановили 15 сейсмометричних станцій[15].

Примітки

  1. ↑ Stefan Hild; Simon Chelkowski; Andreas Freise (24 листопада 2008), Pushing towards the ET sensitivity using 'conventional' technology, arXiv:0810.0604, Bibcode:2008arXiv0810.0604H
  2. ↑ а б в ET Science Team (28 червня 2011). Einstein gravitational wave telescope conceptual design study (Звіт). ET-0106C-10. Архів оригіналу за 4 жовтня 2017. Процитовано 4 жовтня 2017.
  3. ↑ Prototype Einstein Telescope komt in pand 'zwarte doos' in Maastricht, 6 серпня 2019
  4. ↑ 'Looking back on ETpathfinder's opening', maastrichtuniversity.nl, 9 November 2021.
  5. ↑ 'ET — Site Studies and Characterization', agenda.infn.it, 20 August 2022.
  6. ↑ 'ET SPB and WP4 of ET-PP', 'indico.ego-gw.it', 20 August 2022.
  7. ↑ Einstein Telescope, presto l'annuncio della candidatura italiana - Scienza & Tecnica. ANSA.it (італ.). 7 березня 2023. Процитовано 18 березня 2023.
  8. ↑ It's official! Italy on the race for the Einstein Telescope | GARR. www.garr.it. Процитовано 18 березня 2023.
  9. ↑ Home. ET (it-IT) . Процитовано 12 травня 2023.
  10. ↑ а б Einstein Telescope, la sfida sarda per il futuro. L'Unione Sarda.it (італ.). 25 листопада 2020. Процитовано 18 березня 2023.
  11. ↑ Di Giovanni, Matteo; Giunchi, Carlo; Saccorotti, Gilberto; Berbellini, Andrea; Boschi, Lapo; Olivieri, Marco; De Rosa, Rosario; Naticchioni, Luca; Oggiano, Giacomo (2020). A Seismological Study of the Sos Enattos Area—the Sardinia Candidate Site for the Einstein Telescope. Seismological Research Letters (англ.). 92: 352—364. doi:10.1785/0220200186.
  12. ↑ Un'ex miniera in Sardegna è fra i siti più 'silenziosi' del mondo. Agi (італ.). Процитовано 18 березня 2023.
  13. ↑ Einstein Telescope – INFN – Sezione di Cagliari (it-IT) . Процитовано 18 березня 2023.
  14. ↑ Einstein Telescope, progetto da 4,5 mld e 36 mila occupati - Sardegna. Agenzia ANSA (італ.). 16 березня 2022. Процитовано 18 березня 2023.
  15. ↑ Inaf, Redazione Media (20 січня 2021). Einstein Telescope, iniziano le misure geofisiche. MEDIA INAF (it-IT) . Процитовано 18 березня 2023.

Література

Посилання