Гравитационные волны нобелевская премия. Космическая рябь: Нобелевскую премию по физике присудили за изучение гравитационных волн
Нобелевской премии по физике за 2017 год удостоятся американцы Барри Бэриш, Райнер Вайсс и Кип Торн «за решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн», сообщается на сайте премии.
Возмущения пространства-времени от слияния пары черных дыр впервые 14 сентября 2015 года коллаборация LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory), писала об открытии.
К настоящему времени зарегистрировано четыре сигнала от слияния черных дыр, последнее открытие LIGO совместно с обсерваторией Virgo. Существование гравитационных волн является одним из предсказаний общей теории относительности. Их открытие подтверждает не только последнюю, но и считается одним из доказательств существования черных дыр.
В середине 1970-х годов Вайсс (Массачусетский технологический институт) провел анализ возможных источников фонового шума, которые бы исказили результаты измерений, а также предложил необходимую для этого конструкцию лазерного интерферометра. Вайсс и Торн (Калифорнийский технологический институт) являются главными организаторами создания LIGO, Бэриш (Калифорнийский технологический институт) был главным исследователем LIGO с 1994 по 2005 годы, в период строительства и первоначальной эксплуатации обсерватории.
По традиции, в Стокгольме (Швеция) 10 декабря 2017 года, в день смерти , состоится официальная церемония вручения премии. Награду лауреатам передаст король Швеции Карл XVI Густав.
Сумма денежного вознаграждения в 2017 году 9 миллионов шведских крон (1,12 миллиона долларов) на всех лауреатов премии по физике. Вайсс получит половину премии, другую часть разделят поровну между собой Бэриш и Торн. Увеличение размера награды, которая обычно составляет около одного миллиона долларов (например, 8 миллионов шведских крон, или около 953 тысяч долларов, в 2016 году), произошло в результате укрепления финансовой устойчивости фонда.
Материалы по теме
Нобелевскую премию по физике присуждает Шведская королевская . Она же выбирает лауреатов из кандидатов, предлагаемых специализированными комитетами.
Накануне, 2 октября, нобелевскими лауреатами по медицине и физиологии за 2017 год были Джеффри Холл, Майкл Розбаш и Майкл Янг «за их открытия молекулярных механизмов, управляющих циркадным ритмом».
В 2016 году награду по физике , и «за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи».
Последним российским ученым, которому вручили Нобелевскую премию, можно считать физика-теоретика из Физического института Российской академии наук (ФИАНа), который удостоился ее в 2003 году за построение феноменологической теории сверхпроводимости. Вместе с ним награду получил советско-американский ученый ( полгода назад) и британско-американский физик Энтони Леггетт (Anthony Leggett) за изучение сверхтекучих жидкостей.
В 2010 году выпускники Московского физико-технического института и бывшие сотрудники РАН и лауреатами Нобелевской премии по физике за исследования графена - двумерной модификации углерода. На момент получения премии они работали в Манчестерском университете (Великобритания).
Получили американские ученые Райнер Вайсс, Барри Бариш и Кип Торн за вклад в развитие детектора лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), который в 2015 году обнаружил гравитационные волны. Один из физиков, Кип Торн, является автором идеи известного научно-фантастического фильма «Интерстеллар», который вышел на экраны в 2014 году.
В чем суть открытия?
В том, что физики доказали существование гравитационных волн: колебаний, распространяющихся, как рябь пространства-времени.
Открытие гравитационных волн предсказывал Альберт Эйнштейн в своей теории относительности в 1915 году. В 2015 году ученые смогли доказать существование гравитационных волн. Зарегистрировать волны удалось с помощью лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), которая представляет собой две гравитационные обсерватории, расположенные в 3000 километров друг от друга. Большое расстояние между ними позволяет увидеть разность во времени прибытия гравитационных волн. Была зарегистрирована гравитационная волна, получившаяся в результате слияния двух черных дыр массой 29 и 36 солнечных на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от нас.
Как объясняет автор Юрий Строфилов на портале санкт-петербург.ру , процесс формирования гравитационных волн можно представить примерно так:
«Батутная сетка. В углу лежит мяч, никуда не катится. И тут на середину батута залезает уборщица спорткомплекса баба Маша весом 150 килограмм. Она продавливает сетку батута, и мяч скатывается к ее ногам. Означает ли это, что уборщица притягивает мяч? Нет, ни мяч, ни баба Маша ничего не знают про существование друг друга, они взаимодействуют только с окружающим их пространством. Если теперь двумерную сетку заменить трехмерной и добавить еще одно измерение, — время — то мы получим картинку, которую нарисовал Эйнштейн в своей голове».
Райнер Вайсс сыграл ключевую роль в разработке детектора: огромного интерферометра с чрезвычайно низким уровнем шумов. Несколькими годами позже прототипы интерферометров были созданы под руководством Кипа Торна. А Барри Бэриш стал руководить развитием этого проекта и созданием детекторов с середины девяностых годов.
За что присудили премию в прошлом году?
Стали Дункан Халдейн, Дэвид Таулесс и Майкл Костерлиц за разработку теории топологических фазовых переходов. Данная теория помогает описывать сверхпроводимость, сверхтекучесть и магнитное упорядочение в тонких слоях материалов.
Нобелевская премия по физике была учреждена по воле шведского ученого Альфреда Нобеля и присуждается с 1901 года. Первым премию по физике получил Вильгельм Рентген за «открытие замечательных лучей, названных впоследствии в его честь».
Всего с 1901 по 2016 год было вручено 110 Нобелевских премий по физике. В этом году размер денежной премии увеличен с 8 до 9 миллионов шведских крон (более 1,1 млн долларов).
Премии удостоились американские ученые Райнер Вайсс, Кип Торн и Барри Бариш
Американский ученый Райнер Вайсс
Москва. 3 октября. сайт - Нобелевскую премию по физике в 2017 году получили американские ученые: Райнер Вайсс, профессор физики Массачусетского технологического института, а также Кип Торн и Барри Бариш, профессора физики Калифорнийского технологического института, с формулировкой "за решающий вклад в детектор LIGO и за наблюдение гравитационных волн".
Вайсс (85 лет), Торн (77 лет) и Бариш (81 год) считались самыми главными претендентами на Нобелевскую премию по физике с момента объявления об обнаружении гравитационных волн в 2016 году коллаборациями LIGO и VIRGO.
The Nobel Prize (@NobelPrize) 3 октября 2017 г.
LIGO представляет собой две гравитационные обсерватории, расположенные в 3 тыс. км друг от друга - один неподалеку от Ливингстона (штат Луизиана), другой - возле Хэнфорда (Вашингтон).
Лазерные интерферометры собраны по Г-схеме, состоят из двух перпендикулярно расположенных оптических плечей. Их длина составляет четыре километра. Как поясняет N+1, луч лазера расщепляют на две составляющие, которые проходят по трубам, отражаются от их концов и объединяются вновь. В случае если длина плеча изменилась, изменяется характер интерференции между лучами, что фиксируется детекторами. Большое расстояние между обсерваториями позволяет увидеть разность во времени прибытия гравитационных волн - из предположения о том, что последние распространяются со скоростью света, разница времени прибытия достигает 10 миллисекунд.
Премия по физике - 2016
В прошлом году Нобелевскую премию по физике получили Дэвид Таулес, Дункан Холдейн и Майкл Костерлитц "за теоретические открытия в и топологических фазах материи". Топология - область математики, изучающая свойства геометрических объектов, которые сохраняются при непрерывных преобразованиях. Теоретическое обоснование в топологических переходах сможет в будущем помочь в создании квантового компьютера и имеет отношение к квантовым физическим явлениям.
Премия по медицине - 2017
Ранее в понедельник, 2 октября, назвали победителей Нобелевской премии по . Лауреатами стали ученые из США Джеффри Холл, Майкл Розбаш и Майкл Янг. Они удостоились награды за изучение молекулярных механизмов, регулирующих циркадные ритмы организма. Это суточные колебания различных параметров организма, характерные практически для всех живых существ.
Исследователи независимо друг от друга открыли на плодовой мушке Drosophila melanogaster ген и белок period, концентрация которого колеблется с периодичностью 24 часа и определяет работу "биологических часов" животного.
Лауреаты Нобелевской премии в 2017 году 9 млн шведских крон (около $1,12 млн). Нобелевский фонд впервые с 2001 года решил увеличить размеры премий лауреатам на 12,5%. Ранее победители получали 8 млн шведских крон (около $931 тыс.).
С учетом инфляции сумма в 9 млн крон немного превышает первую премию, выплаченную в 1901 году (109%). Общая сумма инвестированного капитала Нобелевского фонда на конец декабря 2016 года составляла 1,73 млрд крон.
Официальное вручение премий и медалей состоится в декабре 2017 года.
По сложившейся традиции - Нобелевские премии 2017 года в «научных» номинациях достались не отдельным ученым, а группам исследователей, состоящим из 2-3 человек. А вот в двух "гуманитарных" дисциплинах награды оказались персональными.
Нобелевская премия по физике за 2017 г. за открытие гравитационных волн
Ее получили американские физики Райнер Вайсс (Rainer Weiss), Кип Торн (Kip Thorne) и Барри Бэриш (Barry Barish), под руководством которых в США был реализован проект LIGO.
Нобелевские лауреаты 2017 года: Райнер Вайс, Кип Торн и Барри Бэриш («Физика»)
Его главными элементами являются две обсерватории в штатах Вашингтон и Луизиана, удаленные друг от друга на 3002 км. Поскольку скорость распространения гравитационных волн равна скорости света, данное расстояние «гравитация» преодолевает ровно за 10 миллисекунд, что облегчает расчеты. Обсерватории представляют собой интерферометры Майкельсона, совмещенные с двумя мощными лазерами. Их использование позволяет установить направление на источник гравитационных флуктуаций и определить их силу.
Еще 14 сентября 2015 г. до Земли дошла гравитационная волна от столкновения двух массивных черных дыр, которые находились на расстоянии 1,3 млрд. световых лет от Солнечной системы. Ее то и удалось зарегистрировать с помощью обсерваторий LIGO, подтвердив тем самым экспериментально само наличие гравитационных волн. Необходимо отметить, что их существование предсказал еще Альберт Эйнштейн в далеком 1915 г. в рамках Общей Теории Относительности.
Но теория – это одно, а практика – совсем другое, решили в Нобелевском комитете и, совершенно заслуженно присудили премию трем американским физикам.
Открытие гравиволн - действительно фундаментально, поскольку способно стать отправной точкой для развития систем связи на основе гравитационного взаимодействия, а в далеком будущем – и создания транспортных средств для путешествий (в т.ч. межзвездных) через «изнанку пространства», которые многократно описаны фантастами.
Нобелевская премия по химии за 2017 г. за развитие криоэлектронной микроскопии
Была присуждена швейцарцу Жаку Дюбоше (Jacques Dubochet) из университета Лозанны, американцу Иоахиму Франку (Joachim Frank) из Колумбийского университета и британцу Ричарду Хендерсону (Richard Henderson) из Кембриджа.
Нобелевские лауреаты 2017 года: Жак Дюбоше, Иоахим Франк и Ричард Хендерсон («Химия»)
Несмотря на то, что они работают в разных организациях, ученые кооперировались друг с другом. В результате им удалось добиться небывало высокого разрешения изображений биомолекул, для чего они использовали особые растворы. Суть метода криомикроскопии заключается в быстром замораживании исследуемого биоматериала в жидком азоте или этане без его кристаллизации. Это позволяет увидеть вирус, митохондрию, рибосому или отдельный белок именно такими, какими они есть на самом деле. Используя электронные микроскопы и специальную методику визуализации, ученые создали карты целого ряда белков в разрешении порядка 2 Ангстрем (2 мкм).
На полученных изображениях можно различить отдельные атомы углерода или кислорода, входящие в состав белков и ферментных комплексов. Данное достижение невозможно переоценить, поскольку оно предоставляет биохимикам великолепный инструмент для исследований.
Как указано в пресс-релизе Нобелевского комитета, открытие трех лауреатов премии за 2017 г., - «переместило биохимию в новую эру».
Теперь структуру ДНК можно визуализировать не схематически, а иметь реалистичную картинку «as is», что наверняка поможет в достижении самых разных целей. Например, открываются отличные перспективы в оценивании воздействия лекарств на самые тонкие структуры организма, а также в генном модифицировании. Как ожидается, новые методы криоэлектронной микроскопии позволят сделать, возможно, решающий шаг в разработке лекарства от рака.
Нобелевская премия по физиологии за 2017 г. за исследование биологических ритмов
Досталась американским генетикам Джефри Холлу (Jeffrey Hall), Майклу Росбашу (Michael Rosbash) и Майклу Янгу (Michael Young).
Этим ученым удалось осуществить прорывное исследование в области т.н. «циркадных» циклов, отвечающих за периоды сна и бодрствования у всех живых существ на планете. В отличие от предшественников (а изучение биоритмов ведется еще с 18-го века), нобелевские лауреаты обнаружили особый ген, контролирующий биологические часы. В качестве объектов исследования были выбраны обыкновенные плодовые мушки, поколения которых сменяются всего за несколько суток, что очень удобно.
Биохимические эксперименты показали, что найденный ген кодирует специальный белок, причем в течение ночи это вещество накапливается в организме, а днем – постепенно разрушается.
Ученые тщательно проанализировали, как это происходит у дрозофил, а затем экстраполировали полученные данные на более сложные организмы, включая человека. Как выяснилось, биологические часы работают примерно одинаково у всех живых существ, регулируя целый ряд функций организма – температуру, давление, гормональный фон и в конечном итоге – циклы сна.
Полученные результаты обещают окончательное решение проблемы бессонницы, которая мучает десятки миллионов людей. Причем, средством против расстройств сна уже в скором времени будет не вредная химия, а абсолютно естественный для человека белок (если нужно бодрствовать) или его разрушитель (когда необходимо заснуть). Кроме того, открытие нобелевских лауреатов в недалеком будущем наверняка улучшит качество жизни людей, работающих в ночную смену или имеющих скользящий график.
Нобелевская премия по экономике за 2017 г. за изучение «поведенческой экономики»
Досталась американскому экономисту Ричарду Талеру (Richard Thaler) за разработку целого раздела экономической теории, который получил неофициальное название - «экономика с человеческим лицом».
Нобелевский лауреат 2017 года: Ричард Талер («Экономика»)
Эта дисциплина изучает нерациональное поведение людей и целых организаций, выбирающих товары и услуги. Давно известно, что факторами такого выбора являются не только прямая выгода, но и социальные, эмоциональные, когнитивные и даже религиозные аспекты. Все это не учитывается большинством современных экономических теорий, которые исходят из того, что в основе экономики лежит исключительно прямая выгода. Нобелевский лауреат 2017 г. убедительно обосновал ущербность такого подхода, а также доказал, что «полезность» может лежать не только в материальной плоскости, но и в области чувств.
Почему дорогие «айфоны» успешно конкурируют на мировом рынке с объективно не менее качественными, но дешевыми «самсунгами»? В т.ч. и на этот вопрос отвечает поведенческая экономика Ричарда Талера
В рамках поведенческой экономики Ричард Талер подробно исследовал такие моменты, как эвристика доступности, влияние толпы (ввел понятие «информационные каскады»), феномен избыточной уверенности, который заставляет людей делать объективно ошибочный выбор товара или услуги. Есть надежда, что новая экономическая теория «с человеческим лицом» позволит точнее прогнозировать развитие потребительских рынков и экономики в целом.
Нобелевская премия по литературе за 2017 г. за романы «невероятной эмоциональной силы»
Вручена британскому писателю японского происхождения Кадзуо Исигуро (Kazuo Ishiguro) за глубокое проникновение во внутренний мир людей, осознающих «иллюзорность своих связей с миром».
Нобелевский лауреат 2017 года: Кадзуо Исигуро («Литература»)
Как отмечают эксперты-литературоведы, в 2017-м году Нобелевский комитет наконец-то отказался от политизации премии по литературе, как это было, например, два года назад, когда «нобелевку» получила малоизвестная писательница Светлана Алексиевич. Не исключено, что главная ее заслуга, повлиявшая на выбор жюри – откровенно русофобские произведения и высказывания. В отличие от Алексиевич, Кадзуо Исигуро – действительно признанный мастер прозы, уже получавший Букеровскую премию и издавший свои произведения миллионными тиражами.
Его книга «Не отпускай меня» была включена в сотню лучших английских романов по версии журнала «Τime», а сразу несколько работ мастера были экранизированы, в частности, роман «Белая графиня». Последнюю свою книгу «Погребенный великан» Кадзую Исигуро написал в модном нынче жанре фэнтези, однако Нобелевскую премию получил не за него, а как бы по сумме результатов своего творчества, что вполне справедливо и заслуженно. Романы этого японо-британского писателя переведены на 40 языков, в т.ч. на русский.
Нобелевская премия Мира за 2017 г. за борьбу против ядерного оружия
Была вручена организации, которая называется «Международная кампания за запрет ядерного оружия» - в английской аббревиатуре ICAN.
Этот результат стал для многих неожиданным, поскольку ожидалось, что нобелевским лауреатом-2017 в области борьбы за мир станет папа римский Франциск или же канцлер Германии Ангела Меркель. Нобелевский комитет сумел удивить наблюдателей, в последний момент сделав выбор в пользу ICAN. Данная организация объединяет политиков, общественных деятелей, а также простых людей из 101-й страны мира и ставит целью полный запрет ядерного оружия на Земле.
ICAN регулярно проводит массовые акции против нуклеаризации планеты, ведет разъяснительную работу и лоббирует антиядерные законы в различных странах. Конечная цель организации – мир без ядерных бомб, выглядит несколько утопично, но возможно это и стало причиной присуждения ICAN Нобелевской премии Мира.
Нобелевская премия по физике за 2017 год была вручена создателям международной коллаборации LIGO, благодаря которым были обнаружены первые гравитационные волны - физикам Райнеру Вайссу, Барри Баришу и Кипу Торну. Половина от суммы награды досталась Вайссу, Бариш и Торн получили по четверти.
«Безусловно, очень заслуженная Нобелевская премия. По сравнению с премиями последних лет - одна из самых заслуженных премий, потому что это фундаментальное открытие, которого ждали 100 лет после того как Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн. Получившие премию ученые внесли определяющий вклад в построение и создание гравитационной антенны в свое время, — прокомментировал «Газете.Ru» вручение премии российский физик, профессор Михаил Городецкий. —
В проекте LIGO участвует очень много стран, много коллективов из разных институтов, и Россия в том числе. В России две научные группы: одна в МГУ, другая в Нижегородском институте прикладной физики. То есть, и российские ученые внесли свой вклад в это открытие. Это действительно работа века».
Гравитационные волны — изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Их существование предполагали многие ученые, в том числе — Альберт Эйнштейн. Впервые об обнаружении таких волн сообщил в 1969 году американский физик Джозеф Вебер, основатель гравитационно-волновой астрономии. По его словам, ему удалось поймать их при помощи резонансного детектора — механической гравитационной антенны.
Хотя ни один из дальнейших опытов не подтвердил сообщение Вебера, оно вызвало бурный рост работ в этом направлении во многих странах.
В числе экспериментаторов оказался и .
Гравитационные волны были обнаружены 14 сентября 2015 года на установках LIGO — лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории. Сигнал исходил от слияния двух черных дыр массами 36 и 29 солнечных масс на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли. За доли секунды примерно три солнечные массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной.
Об открытии ученые сообщили 11 февраля 2016 года, оно было сделано во время инженерного цикла работы оборудования (калибровочных работ). Это значит, что обнаружение гравитационных волн произошло до начала научного запуска.
А в июне 2016 года стало и о втором случае регистрации гравитационных волн, они были обнаружены сразу двумя детекторами LIGO 26 декабря 2015 года.
В отличие от сигнала, зарегистрированного при первом детектировании гравитационных волн, который был ясно виден на фоне шума, второй сигнал оказался слабее и не просматривался явно. Проанализировав характер мельчайших колебаний пробных масс детекторов, ученые сделали вывод,
что обнаруженные гравитационные волны опять были порождены двумя черными дырами, на этот раз более легкими — массами в 14 и 8 масс Солнца.
Если первое обнаружение гравитационных волн подтвердило предсказание общей теории относительности , сделанное в 1915 году, то регистрация двух сигналов в течение четырех месяцев первого цикла наблюдений детекторов Advanced LIGO позволит предсказывать, насколько часто будут обнаруживаться сигналы гравитационных волн в будущем.
Проект LIGO был основан в 1992 году, а наблюдения обсерватория начала в 2002-м.
«Кип Торн из Калтеха и Райнер Вайсс из Массачусетского Технологического института организовали консорциум двух крупнейших вузов в США, получили финансирование Национального научного фонда США. Через какое-то время, когда стало понятно, что даже США не сможет потянуть такой проект, произошло объединение международных усилий», - пояснил Городецкий.
Сегодня в коллаборацию входит более тысячи ученых из университетов 15 стран. Россия представлена двумя научными коллективами: группой физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и группой Института прикладной физики в Нижний Новгороде.
Основателем московской группы LIGO был российский физик Владимир Брагинский, в марте 2016 года.
С самого начала основные усилия были направлены на повышение чувствительности гравитационно-волновых детекторов, определение фундаментальных квантовых и термодинамических ограничений чувствительности, на разработку новых методов измерений. Теоретические и экспериментальные исследования российских ученых нашли воплощение при создании детекторов, позволивших непосредственно наблюдать гравитационные волны от слияния двух черных дыр.
В настоящее время коллектив научной группы Московского университета активно участвует в разработке гравитационно-волновых детекторов следующего поколения, которые придут на смену нынешним детекторам и обеспечат значительное увеличение их чувствительности, что позволит практически ежедневно обнаруживать гравитационно-волновые сигналы.
Вайсс, Торн и Бариш считались одними из главных претендентов на Нобелевскую премию еще в прошлом году, но слишком поздно заявили об открытии - принимает заявки только до 31 января.
Наиболее вероятными претендентами на Нобелевскую премию по физике назывались Митчелл Фейгенбаум за открытия в области нелинейных и хаотических систем, российский астрофизик за глубокий вклад в понимание Вселенной и Фаэдон Аворис, Пол Макюэн и Корнелис Деккер, которые сделали значительный вклад в исследования углеродных нанотрубок, графена, графеновых нанолент и их использования в электронике.
В 2016 году лауреатами Нобелевской премии ученые Джеймс Таулес из Университета Вашингтона, Фредерик Халдейн из Принстона и из Университета Брауна за развитие науки о топологических фазовых переходах.
