Как с помощью интерферометра детектируют гравитационные волны?
Вот статья коллектива LIGO об их открытии;
Вот объяснение, опубликованное на сайте LIGO;
Подробнее:
«Проходящая гравитационная волна будет расширять и сжимать пространство-время, и длина волны света, которую мы используем для измерения гравитационных волн, сама по себе зависит от гравитационной волны. Поскольку LIGO и подобные ему детекторы эффективно измеряют длину его плечей и сравнивают их друг с другом, как мы можем полагаться на свет для измерения любых изменений длины проходящей гравитационной волны?
Решение становится ясным, когда вы начинаете думать о лазерном луче как о часах, а не как о линейке. Когда лазерный луч излучается, между каждым гребнем волны проходит фиксированный промежуток времени (1 период волны). Давайте обозначим каждый гребень как «тиканье» (как у часов). Наш лазер (на изображении ниже он обозначен как «Лазер») очень стабилен, поскольку он генерирует очень стабильную длину волны 1064 нм (ближний инфракрасный свет). Поскольку скорость света постоянна, независимо от того, как вы ее измеряете, это означает, что каждую секунду происходит почти 282 триллиона (2,817 х 10^14) «тиков». Затем этот свет разделяется на две равные части (с помощью «Светоделителя» на изображении ниже), по одной для каждого плеча.
Поскольку со светом, когда он попадает в руки, могут происходить разные вещи, давайте воспользуемся светоделителем для измерения длины (т.е. пусть светоделитель остается на одном и том же месте, пока гравитационная волна попеременно сжимает и растягивает плечи). Реальная гравитационная волна приведет к укорачиванию одного плеча и удлинению другого. Это также приведет к уменьшению длины волны лазера в укороченном плече (синее смещение) и увеличению длины волны в удлиненном плече (красное смещение). Но в детекторе нет ничего, что измеряло бы длину волны. На самом деле он измеряет сдвиг во времени прихода каждого «тика» на гребнях длин волн. Если плечи остаются одинаковой длины (гравитационная волна отсутствует), то «тики» лазерного излучения одновременно возвращаются к светоделителю и создают разрушительные помехи там, где мы измеряем излучение (на изображении выше обозначено как «фотодетектор»). Если гравитационная волна приводит к изменению длины плеч и смещению в том месте, где происходят «тики» лазерного излучения, два световых луча больше не будут возвращаться к светоделителю одновременно. Именно это «несинхронизированное» время прихода гребней лазерного излучения создает интерференционную картину, которую мы используем для обнаружения гравитационных волн — нас совершенно не волнует фактическая длина волны света (за исключением того, что он постоянно попадает на детектор).».
Там есть ссылки ещё на 2 статьи:
1. В журнале American Scientist, «Гравитационные волны и попытки их обнаружения», автор Питер Шоухан, доцент Мэрилендского университета;
2. В American Journal of Physics, том 65, выпуск 6, стр. 501-505, «Если световые волны растягиваются гравитационными волнами, как мы можем использовать свет в качестве линейки для обнаружения гравитационных волн?», автор Питер Солсон, профессора Сиракузского университета.
Во всех этих статьях речь идет о том, что метрика испытывает деформации, а скорость света – нет.