Надпровідні магніти, які сьогодні використовуються в експериментах з пошуку темної матерії, виявилися здатними реєструвати ще одне важливе для астрофізиків явище — гравітаційні хвилі. Причому у діапазоні частот від кілогерц до мегагерц, у якому традиційні детектори гравітаційних хвиль майже не працюють. Саме у ньому астрофізики розраховують зареєструвати сигнали від первісних чорних дір чи подій, які відбувалися у ранньому Всесвіті. Свою пропозицію щодо використання магнітів науковці опублікували у статті в Physical Review Letters.

Надпровідний магніт, що використовується на Великому адронному колайдері. Maximilien Brice, CERN

Що потрібно намагнітити для пошуку гравітаційних хвиль?

Механізм, який запропонували науковці, подібний до роботи сучасних детекторів гравітаційних хвиль, таких як LIGO. У них гравітаційні хвилі, наприклад, від злиття чорних дір, проходячи крізь простір, спричиняють крихітні зміни відстані між дзеркалами, які вимірюються за допомогою лазерного інтерферометра. У магнітах хвилі також можуть викликати деформацію, змінюючи магнітне поле та провокуючи слабкий змінний сигнал, який можна зчитати за допомогою чутливого сенсора.

Схематичне зображення роботи магнітів для виявлення гравітаційних хвиль, що запропонували науковці. Гравітаційна хвиля, проходячи через надпровідний магніт, викликає мікроскопічну деформацію його структури, змінивши магнітне поле всередині. Сигнал від цього реєструє чутлива котушка та передає на сенсор, який зможе зафіксувати змінний магнітний потік. Sebastian Ellis

Потрібні магніти вже встановлені, наприклад, в експерименті з пошуку темної матерії ADMX-EFR, де вони створюють потужне постійне магнітне поле для виявлення аксіонів — гіпотетичних частинок, які можуть становити темну матерію. Чутливість цих магнітів до гравітаційних хвиль буде меншою, ніж у детекторів LIGO, але вони працюватимуть у набагато ширшому діапазоні частот, розширюючи і потенційний перелік явищ, які можна буде зареєструвати з їхньою допомогою.

Про що говорять гравітаційні хвилі

🔭 За 15 років пошуків астрофізикам вперше вдалося виявити фонові гравітаційні хвилі, які утворюються від накладання різних гравітаційних хвиль та можуть вказати непомічені досі явища у Всесвіті.

🛰️ А для пошуку гравітаційних хвиль з космосу Європейська космічна агенція погодила розробку потрійного супутника, який зможе вивчати їх точніше, ніж наземні обсерваторії.

🕳 Детектори ж гравітаційних хвиль LIGO i Virgo, які вже працюють, знайшли відлуння від наймасштабнішого зіткнення чорних дір з досі досліджених.