Страница 155 из 161
Р РёСЃ. 66. Р�нтерферометр, предназначенный для обнаружения гравитационных волн, включает четыре зеркала S1, S2, S3, S4, укрепленных РЅР° тяжелых маятниках, изолированных РѕС‚ внешних (земных) воздействий. Рти зеркала обеспечивают распространение лазерного света РІ РґРІСѓС… взаимно перпендикулярных направлениях, РїРѕ путям S1S2 Рё S3S4. Лазерный пучок расщепляется РЅР° РґРІРµ части СЃ помощью полупрозрачного зеркала Sp Рё после пробегов РјРЅРѕРіРѕ раз между парами зеркал попадает РЅР° приемник D. Если РїСЂРёС…РѕРґРёС‚ гравитационная волна, то РѕРЅР° действует РЅР° маятники, изменяя длины путей РІ плечах интерферометра СЃ противоположным знаком. Рти изменения, составляющие малую часть длины волны лазера, РјРѕРіСѓС‚ изменить условия интерференции, которая регистрируется приемником. Тем самым будет зарегистрировано действие гравитационной волны РЅР° массы маятников
Р�нтерферометры такого типа были построены РІ разных частях РјРёСЂР°. Вебер уже РІ 1970-С… РіРі. понимал, что лазерный интерферометр может быть более чувствительным, чем РїРѕРґС…РѕРґ, основанный РЅР° использовании цилиндра. Р�дея лазерного интерферометра для обнаружения гравитационных волн была независимо выдвинута СЂРѕСЃСЃРёР№СЃРєРёРјРё учеными Рњ. Герштейном Рё Р’. Пустовойтом РёР· РњРѕСЃРєРѕРІСЃРєРѕРіРѕ университета Рё Р . Вайсом РёР· MIT (РЎРЁРђ). Первый интерферометр был построен РІ 1978 Рі., Р° РІ 1983 Рі интерферометр длиной 40 Рј был установлен РІ Калифорнийском технологическом институте. Подобные же интерферометры существуют РІ настоящее время РІ Р�талии, Германии Рё РЇРїРѕРЅРёРё. Недавно было спроектировано даже более мощное устройство СЃ интерферометром длиной 4 РєРј, помещаемого РІ туннель для защиты распространения света. Две установки СЃ такими интерферометрами были реализованы РІ Хэнфорде (штат Вашингтон) Рё РІ Ливингстоне (штат Луизиана). Рти интерферометры обозначаются как LIGO (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory). РћРЅРё обладают чувствительностью РІ РѕРґРЅСѓ часть РЅР° 1015, которую можно увеличить РІ 100 раз. Работы РїРѕ этому проекту продолжаются СЃ августа 2002 Рі.
В �талии такое исследование очень активно. В рамках итало-французского проекта VIRGO был построен интерферометр длиной 3 км вблизи Пизы. Он был официально открыт в июле 2003 г. Астрофизические аспекты LIGO и VIRGO заключаются в том, что со временем они смогут обнаружить гравитационные волны, производимые сильно релятивистскими событиями, такими, как столкновениями двух черных дыр, поскольку до сих пор никаких определенных сигналов не было зафиксировано.
Германские и Британские физики построили устройство вблизи Ганновера длиной 600 м, названное GEO 600, а меньшее устройство длиной 30 м (ТАМА детектор) установлено вблизи Токио.
Лазеры ультракоротких импульсов
РЎ помощью специальных методик можно создать импульсные лазеры, испускающие импульсы излучения, длительность которых всего лишь несколько единиц 1015 СЃ (фемтосекунд). Рти времена столь коротки, что РёС… можно сравнить СЃ временами обращения электрона РІРѕРєСЂСѓРі атомного СЏРґСЂР°. РЎ такими импульсами можно исследовать химические, биологические, физические явления Рё РґСЂ. Продолжительность этих импульсов соответствует длинам распространения света, РїРѕСЂСЏРґРєР° размеров некоторых молекул. Р�спользуя такие импульсы, РіСЂСѓРїРїР° С…РёРјРёРєРѕРІ, например, изучила свойства фотохроматических стекол[17].
Рти материалы знакомы тем, кто пользуется солнечными очками СЃ изменением своего пропускания РІ зависимости РѕС‚ интенсивности солнечного света. Рта РіСЂСѓРїРїР° показала, что изменения РІ пропускании РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ Р·Р° счет модификации структур молекул, причем эти модификации РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ Р·Р° времена нескольких пикосекунд. Ультракороткие лазерные импульсы также находят применения РІ промышленности РїСЂРё лазерной обработке металлов.
Нелинейная оптика
До появления лазеров, прозрачные оптические материалы рассматривались, по существу, как пассивные объекты, не влияющие на проходящий через них свет. Высокая мощность лазерных пучков, впервые, позволила наблюдать, что присутствие света само по себе может влиять на среду. �нтенсивный свет может, например, изменить показатель преломления среды или ее поглощение. Когда это происходит, свет сам испытывает это изменение, так, что уже конечный результат больше не является независимым от интенсивности света, но имеет сложную зависимость от нее. В таких случаях говорят о нелинейной оптике.