Здобули американські вчені Райнер Вайсс, Баррі Баріш та Кіп Торнза внесок у розвиток детектора лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO), який у 2015 році виявив гравітаційні хвилі. Один із фізиків, Кіп Торн, є автором ідеї відомого науково-фантастичного фільму «Інтерстелар», який вийшов на екрани у 2014 році.

У чому полягає суть відкриття?

У тому, що фізики довели існування гравітаційних хвиль: коливань, що поширюються, як бриж простору-часу.

Відкриття гравітаційних хвиль передбачав Альберт Ейнштейну своїй теорії відносності у 1915 році. 2015 року вчені змогли довести існування гравітаційних хвиль. Зареєструвати хвилі вдалося за допомогою лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), яка являє собою дві гравітаційні обсерваторії, розташовані за 3000 кілометрів один від одного. Велика відстань між ними дозволяє побачити різницю у часі прибуття гравітаційних хвиль. Була зареєстрована гравітаційна хвиля, що вийшла внаслідок злиття двох чорних дірок масою 29 та 36 сонячних на відстані 1,3 мільярда світлових років від нас.

Як пояснює автор Юрій Строфілов на порталі санкт-петербург.ру, процес формування гравітаційних хвиль можна представити приблизно так:

«Батутна сітка. У кутку лежить м'яч, нікуди не котиться. І тут на середину батута залазить прибиральниця спорткомплексу баба Маша вагою 150 кілограмів. Вона продавлює сітку батута, і м'яч скочується до її ніг. Чи означає це, що прибиральниця притягує м'яч? Ні, ні м'яч, ні баба Маша нічого не знають про існування один одного, вони взаємодіють тільки з навколишнім простором. Якщо тепер двомірну сітку замінити тривимірною і додати ще один вимір — час — то ми отримаємо картинку, яку намалював Ейнштейн у своїй голові».

Райнер Вайсс відіграв ключову роль у розробці детектора: величезного інтерферометра із надзвичайно низьким рівнем шумів. Декількома роками пізніше прототипи інтерферометрів були створені під керівництвом Кіпа Торна. А Баррі Беріш став керувати розвитком цього проекту та створенням детекторів із середини дев'яностих років.

За що присудили премію минулого року?

Стали Дункан Халдейн, Девід Таулесс та Майкл Костерліцза розробку теорії топологічних фазових переходів Ця теорія допомагає описувати надпровідність, надплинність і магнітне впорядкування тонких шарах матеріалів.

Нобелівську премію з фізики було засновано з волі шведського вченого Альфреда Нобелята присуджується з 1901 року. Першим премію з фізики отримав Вільгельм Рентгенза «відкриття чудових променів, названих згодом на його честь».

Загалом із 1901 по 2016 рік було вручено 110 Нобелівських премій з фізики. Цього року розмір грошової премії збільшено з 8 до 9 мільйонів шведських крон (понад 1,1 млн. доларів).

Нобелівської премії з фізики за 2017 рік удостоїться американці Баррі Беріш, Райнер Вайсс та Кіп Торн «за вирішальний внесок у детектор LIGO та спостереження гравітаційних хвиль», повідомляється на сайті премії.

Обурення простору-часу від злиття пари чорних дірок вперше 14 вересня 2015 року колаборація LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) писала про відкриття.

На цей час зареєстровано чотири сигнали від злиття чорних дірок, останнє відкриття LIGO спільно з обсерваторією Virgo. Існування гравітаційних хвиль є одним із передбачень загальної теорії відносності. Їх відкриття підтверджує не лише останню, а й вважається одним із доказів існування чорних дірок.

У 1970-х років Вайсс (Массачусетський технологічний інститут) провів аналіз можливих джерел фонового шуму, які спотворили результати вимірів, і навіть запропонував необхідну конструкцію лазерного інтерферометра. Вайсс і Торн (Каліфорнійський технологічний інститут) є головними організаторами створення LIGO, Беріш (Каліфорнійський технологічний інститут) був головним дослідником LIGO з 1994 по 2005 роки, в період будівництва та початкової експлуатації обсерваторії.

За традицією, у Стокгольмі (Швеція) 10 грудня 2017 року, у день смерті, відбудеться офіційна церемонія вручення премії. Нагороду лауреатам передасть король Швеції Карл XVI Густав.

Сума грошової винагороди у 2017 році 9 мільйонів шведських крон (1,12 мільйона доларів) на всіх лауреатів премії з фізики. Вайсс отримає половину премії, іншу частину розділять порівну між собою Беріш та Торн. Збільшення розміру нагороди, яка зазвичай становить близько одного мільйона доларів (наприклад, 8 мільйонів шведських крон, або близько 953 тисяч доларів у 2016 році), відбулося внаслідок зміцнення фінансової стійкості фонду.

Матеріали на тему

Нобелівську премію з фізики присуджує Шведська королівська. Вона ж обирає лауреатів із кандидатів, які пропонують спеціалізовані комітети.

Напередодні, 2 жовтня, нобелівськими лауреатами з медицини та фізіології за 2017 рік були Джеффрі Холл, Майкл Розбаш та Майкл Янг «за їх відкриття молекулярних механізмів, які керують циркадним ритмом».

У 2016 році нагороду з фізики та «за теоретичні відкриття топологічних фазових переходів та топологічних фаз матерії».

Останнім російським ученим, якому вручили Нобелівську премію, можна вважати фізика-теоретика з Фізичного інституту Російської академії наук (ФІАН), який удостоївся її в 2003 за побудову феноменологічної теорії надпровідності. Разом із ним нагороду отримав радянсько-американський вчений (півроку тому) та британсько-американський фізик Ентоні Леггетт (Anthony Leggett) за вивчення надплинних рідин.

У 2010 році випускники Московського фізико-технічного інституту та колишні співробітники РАН та лауреатами Нобелівської премії з фізики за дослідження графена – двовимірної модифікації вуглецю. На момент отримання премії вони працювали у Манчестерському університеті (Великобританія).

За традицією, що склалася, - Нобелівські премії 2017 року в «наукових» номінаціях дісталися не окремим вченим, а групам дослідників, що складаються з 2-3 осіб. А ось у двох "гуманітарних" дисциплінах нагороди виявилися персональними.

Нобелівська премія з фізики за 2017 р. за відкриття гравітаційних хвиль

Її отримали американські фізики Райнер Вайсс (Rainer Weiss), Кіп Торн (Kip Thorne) та Баррі Беріш (Barry Barish), під керівництвом яких у США було реалізовано проект LIGO.

Нобелівські лауреати 2017 року: Райнер Вайс, Кіп Торн та Баррі Беріш («Фізика»)

Його головними елементами є дві обсерваторії у штатах Вашингтон та Луїзіана, віддалені одна від одної на 3002 км. Оскільки швидкість поширення гравітаційних хвиль дорівнює швидкості світла, ця відстань «гравітація» долає рівно за 10 мілісекунд, що полегшує розрахунки. Обсерваторії є інтерферометри Майкельсона, суміщені з двома потужними лазерами. Їх використання дозволяє встановити напрямок на джерело гравітаційних флуктуацій та визначити їхню силу.

Ще 14 вересня 2015 р. до Землі дійшла гравітаційна хвиля від зіткнення двох масивних чорних дірок, що знаходилися на відстані 1,3 млрд світлових років від Сонячної системи. Її те й вдалося зареєструвати за допомогою обсерваторій LIGO, підтвердивши тим самим експериментально наявність гравітаційних хвиль. Необхідно відзначити, що їхнє існування передбачив ще Альберт Ейнштейн у далекому 1915 р. у рамках Загальної Теорії Відносності.

Але теорія – це одне, а практика – зовсім інше, вирішили в Нобелівському комітеті і, цілком заслужено, присудили премію трьом американським фізикам.

Відкриття гравіхів - дійсно фундаментальне, оскільки здатне стати відправною точкою для розвитку систем зв'язку на основі гравітаційної взаємодії, а в далекому майбутньому – і створення транспортних засобів для подорожей (в т.ч. міжзоряних) через «виворіт простору», багаторазово описаних фантастами.

Нобелівська премія з хімії за 2017 р. за розвиток кріоелектронної мікроскопії

Була присуджена швейцарцю Жаку Дюбоше (Jacques Dubochet) з університету Лозанни, американцю Йоахіму Франку (Joachim Frank) з Колумбійського університету та британцю Річарду Хендерсону (Richard Henderson) з Кембриджу.

Нобелівські лауреати 2017 року: Жак Дюбоше, Йоахім Франк та Річард Хендерсон («Хімія»)

Незважаючи на те, що вони працюють у різних організаціях, вчені кооперувалися один з одним. В результаті їм вдалося досягти небувало високої роздільної здатності зображень біомолекул, для чого вони використовували особливі розчини. Суть методу кріомікроскопії полягає у швидкому заморожуванні досліджуваного біоматеріалу в рідкому азоті або етані без його кристалізації. Це дозволяє побачити вірус, мітохондрію, рибосому або окремий білок саме такими, якими вони є насправді. Використовуючи електронні мікроскопи та спеціальну методику візуалізації, вчені створили карти цілого ряду білків у роздільній здатності близько 2 Ангстрем (2 мкм).

На отриманих зображеннях можна розрізнити окремі атоми вуглецю або кисню, що входять до складу білків та ферментних комплексів. Це досягнення неможливо переоцінити, оскільки воно надає біохімікам чудовий інструмент для досліджень.

Як зазначено у прес-релізі Нобелівського комітету, відкриття трьох лауреатів премії за 2017 р. – «перемістило біохімію в нову еру».

Тепер структуру ДНК можна візуалізувати не схематично, а мати реалістичну картинку «as is», що напевно допоможе в досягненні різних цілей. Наприклад, відкриваються чудові перспективи в оцінюванні впливу ліків на найтонші структури організму, а також у генному модифікуванні. Як очікується, нові методи кріоелектронної мікроскопії дозволять зробити, можливо, вирішальний крок у розробці ліків від раку.

Нобелівська премія з фізіології за 2017 р. за дослідження біологічних ритмів

Дісталася американським генетикам Джефрі Холлу (Jeffrey Hall), Майклу Росбашу (Michael Rosbash) та Майклу Янгу (Michael Young).

Цим вченим вдалося здійснити проривне дослідження у сфері т.зв. «циркадних» циклів, що відповідають за періоди сну та неспання у всіх живих істот на планеті. На відміну від попередників (а вивчення біоритмів ведеться ще з 18 століття), нобелівські лауреати виявили особливий ген, який контролює біологічний годинник. Як об'єкти дослідження були обрані звичайні плодові мушки, покоління яких змінюються всього за кілька діб, що дуже зручно.

Біохімічні експерименти показали, що знайдений ген кодує спеціальний білок, причому протягом ночі ця речовина накопичується в організмі, а вдень поступово руйнується.

Вчені ретельно проаналізували, як це відбувається у дрозофіл, а потім екстраполювали отримані дані на складніші організми, включаючи людину. Як з'ясувалося, біологічний годинник працює приблизно однаково у всіх живих істот, регулюючи цілу низку функцій організму – температуру, тиск, гормональний фон і зрештою – цикли сну.

Отримані результати обіцяють остаточне вирішення проблеми безсоння, яке мучить десятки мільйонів людей. Причому засобом проти розладів сну вже незабаром буде не шкідлива хімія, а абсолютно природний для людини білок (якщо потрібно не спати) або його руйнівник (коли необхідно заснути). Крім того, відкриття нобелівських лауреатів у недалекому майбутньому напевно покращить якість життя людей, які працюють у нічну зміну або мають ковзний графік.

Нобелівська премія з економіки за 2017 р. за вивчення «поведінкової економіки»

Дісталася американському економісту Річарду Талеру (Richard Thaler) за розробку цілого розділу економічної теорії, який отримав неофіційну назву – «економіка з людським обличчям».

Нобелівський лауреат 2017 року: Річард Талер («Економіка»)

Ця дисципліна вивчає нераціональну поведінку людей та цілих організацій, які обирають товари та послуги. Давно відомо, що факторами такого вибору є не лише пряма вигода, а й соціальні, емоційні, когнітивні та навіть релігійні аспекти. Все це не враховується більшістю сучасних економічних теорій, які виходять із того, що в основі економіки лежить винятково пряма вигода. Нобелівський лауреат 2017 р. переконливо обґрунтував неповноцінність такого підходу, а також довів, що «корисність» може лежати не лише в матеріальній площині, а й у сфері почуттів.

Чому дорогі «айфони» успішно конкурують на світовому ринку з об'єктивно не менш якісними, але найдешевшими «самсунгами»? У т.ч. і це питання відповідає поведінкова економіка Річарда Талера

У рамках поведінкової економіки Річард Талер докладно досліджував такі моменти, як евристика доступності, вплив натовпу (ввів поняття «інформаційні каскади»), феномен надмірної впевненості, який змушує людей робити об'єктивно хибний вибір товару чи послуги. Є надія, що нова економічна теорія «з людською особою» дозволить точніше прогнозувати розвиток споживчих ринків та економіки загалом.

Нобелівська премія з літератури за 2017 р. за романи «неймовірної емоційної сили»

Вручена британському письменнику японського походження Кадзуо Ісігуро (Kazuo Ishiguro) за глибоке проникнення у внутрішній світ людей, які усвідомлюють «ілюзорність своїх зв'язків зі світом».

Нобелівський лауреат 2017 року: Кадзуо Ісігуро («Література»)

Як зазначають експерти-літературознавці, у 2017 році Нобелівський комітет нарешті відмовився від політизації премії з літератури, як це було, наприклад, два роки тому, коли «нобелівку» отримала маловідома письменниця Світлана Алексійович. Не виключено, що її головна заслуга, яка вплинула на вибір журі – відверто русофобські твори та висловлювання. На відміну від Олексійовича, Кадзуо Ісігуро – справді визнаний майстер прози, який уже отримував Букерівську премію та видав свої твори мільйонними тиражами.

Його книга «Не відпускай мене» була включена до сотні найкращих англійських романів за версією журналу «Τime», а одразу кілька робіт майстра було екранізовано, зокрема, роман «Біла графиня». Останню свою книгу «Похований велетень» Кадзую Ісігуро написав у модному нині жанрі фентезі, проте Нобелівську премію отримав не за нього, а ніби за сумою результатів своєї творчості, що цілком справедливо та заслужено. Романи цього японо-британського письменника перекладені 40 мовами, у т.ч. російською.

Нобелівська премія Миру за 2017 р. за боротьбу проти ядерної зброї

Було вручено організації, яка називається «Міжнародна кампанія за заборону ядерної зброї» – в англійській абревіатурі ICAN.

Цей результат став для багатьох несподіваним, оскільки очікувалося, що нобелівським лауреатом-2017 у галузі боротьби за мир стане папа римський Франциск чи канцлер Німеччини Ангела Меркель. Нобелівський комітет зумів здивувати спостерігачів, в останній момент зробивши вибір на користь ICAN. Ця організація об'єднує політиків, громадських діячів, а також простих людей зі 101 країни світу і ставить за мету повну заборону ядерної зброї на Землі.

ICAN регулярно проводить масові акції проти нуклеаризації планети, веде роз'яснювальну роботу та лобіює антиядерні закони у різних країнах. Кінцева мета організації – світ без ядерних бомб, виглядає дещо утопічно, але, можливо, це і стало причиною присудження ICAN Нобелівської премії Миру.

Премії удостоїлися американські вчені Райнер Вайсс, Кіп Торн та Баррі Баріш

Американський вчений Райнер Вайсс

Москва. 3 жовтня. сайт - Нобелівську премію з фізики в 2017 році отримали американські вчені: Райнер Вайсс, професор фізики Масачусетського технологічного інституту, а також Кіп Торн і Баррі Баріш, професора фізики Каліфорнійського технологічного інституту, з формулюванням "за вирішальний внесок у детектор LIGO" ".

Вайсс (85 років), Торн (77 років) та Баріш (81 рік) вважалися найголовнішими претендентами на Нобелівську премію з фізики з моменту оголошення про виявлення гравітаційних хвиль у 2016 році колабораціями LIGO та VIRGO.

The Nobel Prize (@NobelPrize) 3 жовтня 2017 р.

LIGO є дві гравітаційні обсерваторії, розташовані в 3 тис. км один від одного - один неподалік Лівінгстона (штат Луїзіана), інший - біля Хенфорда (Вашингтон).

Лазерні інтерферометри зібрані за Г-схемою, складаються із двох перпендикулярно розташованих оптичних плечей. Їхня довжина становить чотири кілометри. Як пояснює N+1, промінь лазера розщеплюють на дві складові, які проходять трубами, відбиваються від їх кінців і об'єднуються знову. Якщо довжина плеча змінилася, змінюється характер інтерференції між променями, що фіксується детекторами. Велика відстань між обсерваторіями дозволяє побачити різницю у часі прибуття гравітаційних хвиль - з припущення, що останні поширюються зі швидкістю світла, різниця часу прибуття сягає 10 мілісекунд.

Премія з фізики – 2016

Минулого року Нобелівську премію з фізики отримали Девід Таулес, Дункан Холдейн та Майкл Костерлітц "за теоретичні відкриття в та топологічних фазах матерії". Топологія - область математики, що вивчає властивості геометричних об'єктів, що зберігаються при безперервних перетвореннях. Теоретичне обґрунтування в топологічних переходах зможе у майбутньому допомогти у створенні квантового комп'ютера та має відношення до квантових фізичних явищ.

Премія з медицини – 2017

Раніше в понеділок, 2 жовтня, назвали переможців Нобелівської премії з . Лауреатами стали вчені зі США Джеффрі Холл, Майкл Розбаш та Майкл Янг. Вони отримали нагороди за вивчення молекулярних механізмів, що регулюють циркадні ритми організму. Це добові коливання різних властивостей організму, характерні для всіх живих істот.

Дослідники незалежно один від одного відкрили на плодовій мушці Drosophila melanogaster ген і білок період, концентрація якого коливається з періодичністю 24 години і визначає роботу "біологічного годинника" тварини.

Лауреати Нобелівської премії у 2017 році 9 млн шведських крон (близько $1,12 млн). Нобелівський фонд уперше з 2001 року вирішив збільшити розмір премій лауреатам на 12,5%. Раніше переможці отримували 8 млн. шведських крон (близько $931 тис.).

З урахуванням інфляції сума 9 млн крон трохи перевищує першу премію, виплачену 1901 року (109%). Загальна сума інвестованого капіталу Нобелівського фонду на кінець грудня 2016 року становила 1,73 млрд. крон.

Офіційне вручення премій та медалей відбудеться у грудні 2017 року.

Нобелівську премію з фізики за 2017 рік присуджено американським ученим Райнеру Вайссу, Баррі Баришу та Кіпу Торну за «вирішальний внесок» у створення обсерваторії LIGO та спостереження за гравітаційними хвилями.

Проект лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO) було запропоновано у 1992 році групою вчених з Каліфорнійського та Массачусетського технологічних інститутів. Його головним завданням було експериментальне виявлення космічних гравітаційних хвиль, існування яких було передбачено ще Альбертом Ейнштейном у рамках його загальної теорії відносності у 1916 році. При цьому геніальний німецький фізик був упевнений, що ці хвилі не вдасться виміряти.

Гравітаційні хвилі (або так звана бриж простору-часу) з'являються в результаті найбільших катастрофічних подій у Всесвіті, наприклад зіткнень чорних дірок або вибухів зірок. Потім ці хвилі вільно поширюються зі швидкістю світла і можуть бути зафіксовані при проходженні між тілами, що вільно падають, — відстань між ними змінюється.

Про виявлення цього явища було офіційно оголошено у лютому 2016 року, коли група вчених LIGO розповіла:

14 вересня 2015 року о 13:51 мск вперше було зареєстровано гравітаційні хвилі, що виникли після зіткнення двох чорних дірок, яке сталося 1,3 млрд років тому.

До злиття чорні діри мали вагу 36 і 29 сонячних мас, проте після їх зіткнення сумарна вага нового об'єкта склала 62, а не 65 сонячних мас. За частки секунди порядку 5,96676 × 10³ кг речовини перетворилося на ту саму «брижі простору-часу», яка через 1,3 млрд років пройшла через Сонячну систему.

Максимальна потужність випромінювання була приблизно в 50 разів більша, ніж від усіх зірок видимого Всесвіту. Однак коли сигнал досяг Землі, він був виключно слабким (детектори LIGO виявили відносні коливання величиною в 10 -19-му ступені метра).

Сам факт його фіксування став справжнім проривом для фізики, який буквально відкрив нову еру в науці.

waves came from collision між 2 black holes. Це 1.3 billion years for waves to arrive at LIGO детектор в США. pic.twitter.com/kg6vQbIm7t

- The Nobel Prize (@NobelPrize) 3 жовтня 2017 р.

Відкриття було зроблено на двох детекторах LIGO, розташованих у Лівінгстоні (штат Луїзіана) та Хенфорді (штат Вашингтон) – за 3002 км один від одного. Провідний науковий співробітник Інституту ядерних досліджень РАН Борис Штерн у розмові з RT розповів, що є обсерваторією і як вона працює.

«Це чотирикілометрові труби, в яких знаходиться лазерний інтерферометр, що відчуває зміщення, яке в сто тисяч разів менше розміру ядра атома. У це важко повірити, але методика відпрацьована до досконалості, і такі мізерні усунення фіксують. Зміщення відбуваються рахунок деформації простору, що відбувається через гравітаційних хвиль. Вони ж, у свою чергу, відбуваються тому, що десь далеко зустрілися дві чорні дірки», - сказав Штерн.

Вчений додав, що LIGO дозволила підтвердити розроблену на початку ХХ століття загальну теорію відносності Ейнштейна, що стало тріумфом науки. Детектори обсерваторії належить і надалі використовувати для наукових праць та відкриттів.

«Тепер користуватимемося цим для спостереження за злиттям чорних дірок. Як вони утворюються, як утворюються надважкі зірки та інше. Тут безліч цікавих астрофізичних питань. З'явилася нова галузь астрофізики», – пояснив Штерн.

У лютому 2016 року вчені Каліфорнійського технологічного інституту також опублікували звукову інтерпретацію гравітаційних хвиль від зіткнення чорних дірок.

Російський внесок

У команду міжнародного наукового співтовариства LIGO входять понад тисяча людей з 20 країн світу, включаючи Росію, представлену колективами фізфаку МДУ імені Ломоносова та групою нижегородського Інституту прикладної фізики РАН. Московську групу створив і аж до останнього часу очолював член-кореспондент РАН Володимир Брагінський — всесвітньо відомий вчений та один із піонерів гравітаційно-хвильових досліджень у світі. Група МДУ бере участь у проекті з 1992 року.

"Із самого початку основні зусилля були спрямовані на підвищення чутливості гравітаційно-хвильових детекторів, визначення фундаментальних квантових та термодинамічних обмежень чутливості, на розробку нових методів вимірювань", - повідомили в прес-службі МДУ.

"Теоретичні та експериментальні дослідження російських учених знайшли своє втілення при створенні детекторів, що дозволили безпосередньо спостерігати гравітаційні хвилі від злиття двох чорних дірок", - додали в університеті.

В даний час колектив наукової групи МДУ бере активну участь у розробці гравітаційно-хвильових детекторів наступного покоління, які покликані забезпечити значне збільшення їх чутливості. Це дозволить практично щодня виявляти гравітаційно-хвильові сигнали, заявив керівник російської групи LIGO, професор фізичного факультету МДУ, доктор фізико-математичних наук Валерій Митрофанов.

Вручення Нобелівської премії відбудеться у Стокгольмській філармонії 10 грудня, у день смерті Альфреда Нобеля. Лауреати отримають із рук короля Карла XVI Густава золоту медаль та диплом. Бонусом до всесвітнього визнання та пошани стане виплата у розмірі 9 млн крон ($1,12 млн).