Новая установка позволяет наблюдать искривление света под действием гравитации
Австралийский физик Энбанг Ли, старший преподаватель Школы физики Университета Вуллонгонга, разработал простой, но эффективный метод искривления света с помощью гравитации. Созданное им устройство не только открывает путь к новым технологиям картирования, мониторинга и навигации, но и бросает вызов одному из ключевых предположений Альберта Эйнштейна о том, что скорость света постоянна и не зависит от движения наблюдателя.
На протяжении десятилетий астрофизики объясняли явление гравитационного линзирования, при котором свет от далёких звёзд искривляется под действием массивных небесных тел. Однако воспроизвести подобный эффект в лабораторных условиях на Земле оставалось сложной задачей. Разработка Ли представляет собой компактное устройство высотой около одного метра, которое, несмотря на свои размеры, способно фиксировать крайне тонкие изменения в поведении световых лучей под влиянием гравитации.
Конструкция прибора включает две катушки оптоволоконного кабеля, общая длина которого в развернутом виде превышает 10 километров. Внутри системы запускаются два луча лазерного света, а затем измеряется разница во времени их прохождения по спиральным волокнам. Эти задержки составляют всего несколько пикосекунд, однако даже такие минимальные отклонения позволяют регистрировать влияние гравитационного поля на распространение света. Полученные данные масштабируются и анализируются для выявления изменений, вызванных гравитационными возмущениями.
По словам исследователя, даже незначительные колебания гравитации могут сигнализировать о важных процессах под поверхностью Земли — от изменения уровня подземных вод до накопления магмы под вулканами, что может указывать на возможные извержения. В перспективе такие технологии на основе света способны обеспечить высокоточную систему мониторинга и диагностики геологических процессов.
Гравитационное зондирование уже широко применяется в горнодобывающей промышленности, обороне и геонауках, позволяя «заглядывать» под поверхность за счёт регистрации различий в плотности пород, воды или подземных полостей. Однако существующие системы в основном основаны на механических датчиках, чувствительных к вибрациям и движениям, что существенно ограничивает их использование на подвижных платформах, таких как самолёты и подводные лодки.
В отличие от них, оптические датчики демонстрируют большую стабильность и чувствительность, при этом занимая значительно меньше места. Хотя устройство Ли пока функционирует только в контролируемых лабораторных условиях, это позволило точно откалибровать систему и подтвердить её работоспособность. Учёный отмечает, что работа находится на ранней стадии, и предстоит ещё определить источники флуктуаций в измеряемых сигналах.