the Sixth Int. Conf. on Noise in Physical Systems, held at the National Bureau of Standards, Gaithersburg, MD, USA, April 6-10, 1981, pp. 355- 358.

39. K. K. Likharev, V. K- Semenov (1972), Fluctuation spectrum in superconduc- ting point junctions, JETP Lett, 15, 442-445. (Originally published in ZhETF Pis. Red.. 15, 625-629, 1972.)

20 F. London, H. London (1935), The electromagnetic equations of the supra-conductor, Proc. Roy. Soc. Lond.. A149, 71-88.

21 W. Meissner, R. Ochsenfeld (1933), Ein neuer Effekteintritt der Supraleitfa-higkeit, Naturwiss.. 21, 787-788.

22. R. de Bruyn Ouboter, A. Th. A. M. de Waele (1970), Superconducting point contacts v/eakly connecting two superconductors, in Progress in Low Temperature Physics, vol. 6 (editor C. J. Gorter), Amsterdam, London, North-Holland, pp. 243-290.

23. J. M. Rowell (1963), Magnetic field dependence of the Josephson turmel current, Phys. Rev. Lett.. 11, 200-202.

24. D. J. Scalapino (1967), Proc. of the Symposium on the Physics of Superconducting Devices, University of Virginia, USA (unpublished).

25. M. J. Stephen (1969), Noise in the a. c. Josephson effect, Phys. Rev.. 182, 531-538.

26. A. van der Ziel, E. R. Chenette (1978), Noise in solid state devices, in Advances in Electronics and Electron Physics. 46, 313-383.

27. A. N. Vystavkin, V. N. Gubankov, L. S. Kuzmin, K. K. Likharev, V. V. Migu-lin, V. K. Semenov (1974), S-c-S junctions as non-linear elements of microwave receiving devices, Phys. Rev. Appl., 9, 79; see also (1975), Non-Joseph-son radiation from the cavity containing a superconducting point contact junction, IEEE Trans. Mag., MAG-11, 834-837.

28. W. W. Webb (1972), Superconducting quantum magnetometers, IEEE Trans.. Mag.. MAG-8, 51-60.

Детекторы гравитационного излучения

13.1. Введение

Общая теория относительности Эйнштейна [10] предсказыва-вает, что массы, совершающие ускоренное движение, излучают гравитационные волны, распространяющиеся со скоростью света. Согласно теории, гравитационное поле в любой точке описывается тензором, поэтому потенциал задается десятью числами. (Существуют теории, альтернативные тензорной, например теория Бранса - Дике [5], являющаяся модификацией теории Эйнштейна. Она предсказывает существование смешанного скаляр-но-тензорного излучения. Однако, поскольку в настоящей главе обсуждаются вопросы детектирования гравитационных волн, различие между типами гравитационного излучения является несущественным.) В отличие от электромагнитных волн, которые генерируются дипольными источниками, наинизшим массовым мультиполем, который может генерировать гравитационное излучение, является квадруполь. Излучение представляет собой распространяющееся изменение кривизны пространства - времени. Генерируемое высокоэнергетическими космическими источниками, подобно волнам на поверхности моря, оно движется во Вселенной. Источниками гравитационного излучения могут являться коллапсы звезд, рождение сверхновых, пульсары, соударения черных дыр и быстро вращающиеся двойные звезды.

Периодические решения уравнений гравитационного поля были получены Эйнштейном в 1915 г. Они представляют собой теоретическое доказательство существования гравитационного излучения. В то время даже не ставился вопрос о том, чтобы попытаться детектировать гравитационное излучение и, таким образом, проверить теорию, потому что не существовало способа провести чрезвычайно сложный эксперимент и обеспечить чувствительность, достаточную для регистрации предельно малых потоков энергии, предсказываемых теорией. Только в 1958 г. были предприняты первые попытки создать детектор гравитационного излучения. Первооткрывателем в этой области стал Джозеф Вебер, сконструировавший антенну для регистрации гравитационных волн, которую сейчас называют «веберовской болванкой». Вебер приложил много усилий, чтобы изолировать свои детекторы от воздействия паразитных акустических, элект-

ромагнитных и сейсмических сигналов, кроме того, он применил метод регистрации совпадений на двух детекторах, причем один находился в университете Мэриленда, другой - в Аргоннской национальной лаборатории близ Чикаго, оба были удалены друг от друга на расстояние 1000 км. Это было сделано для того, чтобы минимизировать влияние локальных шумов на каждый детектор. Через десять лет после начала своих исследований Ве-бер опубликовал серию статей, в которых он доложил об одновременном наблюдении импульсных сигналов на обоих детекторах [26, 27]. Он приписал их воздействию гравитационного излучения, генерируемого внеземным источником. Он также обнаружил, что частота появления импульсов изменяется в зависимости от времени суток. В течение нескольких месяцев он регистрировал частоту появления событий в зависимости от звездного времени (это время измеряется относительно неподвижных звезд и отличается от солнечного примерно на 4 мин в-день) и обнаружил пики с 12-часовым интервалом. Наличие таких пиков можно объяснить, учитывая направленность отклика детектора. Он максимален, когда сигнал приходит со стороны боковой поверхности детектора, и минимален, когда сигнал приходит в аксиальном направлении. Поскольку детекторы (их оси в экспериментах Вебера были ориентированы в направлении запад - восток) вращаются вместе с Землей, которая прозрачна для гравитационного излучения, 12-часовая периодичность в их откликах могла бы возникнуть, если бы существовало выделенное направление прихода излучения. Согласно Веберу, он наблюдал сигналы, приходящие из центра Галактики или, возможно, из противоположного направления, в котором, кстати,, расположена Крабовидная туманность.

Энергия сигналов, о которых сообщал Вебер, значительно превышала тот уровень, который можно было ожидать согласно теоретическим оценкам. Многие физики считали, что он вообще не должен был ничего наблюдать. Если предположить, что источники излучения находятся в центре Галактики, то сигнальг его детекторов соответствовали таким потокам энергии, которые могли бы генерироваться источниками с необычайно высокой энергией и в которых масса превращается в гравитационное излучение с невероятно большой эффективностью. Как показали оценки [17], каждый веберовский импульс требовал превращения в излучение около тридцати солнечных масс. Это можно= было объяснить столкновением двух черных дыр. Такой механизм подходит для объяснения одного импульса, однако величина конверсии массы в излучение, необходимая для объяснения всей совокупности веберовских всплесков, настолько велика, что вся масса галактического центра должна была бы излучиться за время, составляющее 1/1000 возраста Вселенной. Такой вы-