Телескоп Эйнштейна (ET) или Обсерватория Эйнштейна — предлагаемый наземный детектор гравитационных волн третьего поколения , который в настоящее время изучается некоторыми учреждениями Европейского Союза . Он сможет проверить общую теорию относительности Эйнштейна в условиях сильного поля и реализовать точную гравитационно-волновую астрономию.
ET — это проект исследования дизайна, поддерживаемый Европейской комиссией в рамках Рамочной программы 7 (FP7) . Речь идет об исследовании и концептуальном проектировании новой исследовательской инфраструктуры в развивающейся области гравитационно-волновой астрономии .
Эволюция нынешних детекторов гравитационных волн Advanced Virgo и Advanced LIGO , как детекторов второго поколения , четко определена. В настоящее время они повышены до так называемого расширенного уровня, и ожидается, что в ближайшие несколько лет они достигнут проектной чувствительности. LIGO обнаружила гравитационные волны в 2015 году, и Virgo присоединилась к этому экспериментальному успеху с первой гравитационной волной, наблюдаемой тремя детекторами GW170814 , а вскоре после этого и с первым обнаружением слияния двойной нейтронной звезды GW170817 . Тем не менее, чувствительность, необходимая для проверки теории гравитации Эйнштейна в условиях сильного поля или для реализации точной гравитационно-волновой астрономии, в основном массивных звездных тел или сильно асимметричных (по массе) двойных звездных систем, выходит за рамки ожидаемых характеристик современных детекторов. и их последующих модернизаций. Например, фундаментальные ограничения на низкой частоте чувствительности детекторов второго поколения задаются сейсмическим шумом , связанным с ним гравитационным градиентным шумом (так называемый ньютоновский шум) и тепловым шумом последней ступени подвески и тестовых масс. .
Чтобы обойти эти ограничения, необходима новая инфраструктура: подземная площадка для детектора, чтобы ограничить влияние сейсмического шума, и криогенные установки для охлаждения зеркал, чтобы напрямую уменьшить тепловую вибрацию тестовых масс. [1]
Через свои четыре технические рабочие группы проект ET-FP7 решает основные вопросы реализации предлагаемой обсерватории: расположение и характеристики площадки (WP1), конструкция и технологии подвески (WP2), топология и геометрия детектора (WP3), обнаружение требования к возможностям и потенциал астрофизики (WP4).
ET — это проект исследования дизайна в рамках Европейской рамочной программы (FP7). Он был предложен 8 ведущими европейскими институтами экспериментальных исследований гравитационных волн при координации Европейской гравитационной обсерватории : [2]
Хотя основные параметры еще находятся на ранней стадии проектирования, уже установлены. [3]
Как и KAGRA , он будет расположен под землей, чтобы уменьшить сейсмический шум и «шум гравитационного градиента», вызываемый близлежащими движущимися объектами.
Длина рукавов составит 10 км (по сравнению с 4 км у LIGO и 3 км у Virgo и KAGRA), и, как и у LISA , будет три рукава в равностороннем треугольнике с двумя детекторами в каждом углу.
Чтобы измерить поляризацию приходящих гравитационных волн и избежать ориентации, к которой телескоп нечувствителен, требуется как минимум два детектора. Хотя это можно сделать с помощью двух 90-градусных интерферометров, расположенных под углом 45° друг к другу, треугольная форма позволяет использовать совместное плечо. Угол плеча 60° снижает чувствительность каждого интерферометра, но это компенсируется третьим детектором, а дополнительная избыточность обеспечивает полезную перекрестную проверку.
Каждый из трех детекторов будет состоять из двух интерферометров: один оптимизирован для работы на частотах ниже 30 Гц, а другой — на более высоких частотах .
В низкочастотных интерферометрах (от 1 до 250 Гц) будет использоваться оптика, охлаждаемая до 10 К (-441,7 ° F; -263,1 ° C), с мощностью луча около 18 кВт в каждой полости плеча. [3] : 15–16 В высокочастотных (от 10 Гц до 10 кГц) будет использоваться оптика комнатной температуры и гораздо более высокая мощность рециркуляционного луча — 3 МВт. [3] : 15
Прототип или испытательный стенд под названием ETpathfinder был построен в кампусе Маастрихтского университета в Рандвике в Нидерландах. [4] Объект был открыт в ноябре 2021 года министром образования, культуры и науки Нидерландов Ингрид ван Энгельсховен . Руководитель проекта – профессор Штефан Хильд. ETpathfinder станет самостоятельным полезным исследовательским центром сразу после того, как инопланетянин будет построен. Местами-кандидатами для создания ET являются еврорегион Маас-Рейн, Сардиния и Саксония. [5] [6] [7]
В 2015 году еврорегион Маас-Рейн, а именно сельская местность между Маастрихтом, Льежем и Аахеном, был упомянут как одно из возможных мест размещения ET. Еврорегион Маас-Рейн имеет стабильную территорию с небольшим воздействием на окружающую среду. Но у него также есть сеть партнеров по знаниям, с которыми можно сотрудничать, компаний, которые могут предоставить высокотехнологичные и приятные, доступные условия для жизни и работы.
Телескоп Эйнштейна в еврорегионе Маас-Рейн представляет собой туннель треугольной формы с рукавами длиной 10 километров. Телескоп будет расположен на глубине 250–300 метров под землей. В трёх вершинах будут большие подземные камеры. Лазерные лучи проходят через 10-километровые рукава, туннельные трубы. Лазерный луч разделяется на два луча, которые отражаются зеркалами на концах рукавов в подземных камерах. Из трех вершин лифт достигнет уровня земли. Техническое обслуживание будет осуществляться внутри туннеля через эти шахты.
С 2021 года Nikhef проведет разведочное бурение в Терзиете, Банхольте , Коттессене и различных местах на немецко-бельгийской границе. В апреле 2022 года правительство Нидерландов выделило 42 миллиона евро из Национального фонда роста на подготовительные работы к ET, а также зарезервировало 870 миллионов евро на строительство. Поскольку телескоп Эйнштейна является международным проектом, Нидерланды, Бельгия и Германия сотрудничают в технико-экономическом обосновании телескопа в еврорегионе Маас-Рейн. Например, проводятся исследования различий в законах и правилах планирования и их значения для проекта. В конечном итоге эти технико-экономические обоснования должны привести к составлению тендерной книги, которая будет готова не раньше 2025 года.
Правительство Италии готово поддержать кандидатуру Сос Энаттос ( Сардиния ) как места для строительства телескопа совместно с лауреатом Нобелевской премии Джорджио Паризи . [8] [9] [10]
Sos Enattos был выбран из-за функциональных характеристик проекта [11] участка на острове:
В январе 2021 года были проведены сейсмологические исследования для проверки площадки с установкой 15 сейсмометрических станций вблизи рудника Сос Энаттос. [16]
В сентябре 2022 года правительство Драги поручило президенту INFN Антонио Зокколи приступить к созданию досье кандидата Италии, [17] [18] подтвердив 350 миллионов евро экономических обязательств, уже выделенных регионом Сардиния. [19]