Предисловие: аксионная электродинамика и гравитационные явления в земной атмосфере



ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ И ① УНДАМЕНТАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

2014, Вып. 2

А. Б. Балакин, Л. В. Грунская

ПРЕДИСЛОВИЕ: АКСИОННАЯ ЭЛЕКТР ОД ИН АМИК А И ГРАВИТАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЕ

Научная дискуссия, о которой пойдет речь, началась в 1993 году на 8-ой Российской гравитационной конференции в Пущино в процессе обсуждения данных из обновленного каталога двойных релятивистских астрофизических систем. Для обозначения этих объектов часто применяется термин ^пгравитационно-волновые маяки поскольку с большой точностью известны их угловые координаты, периоды вращения и годовые сдвиги периодов вращения, а потому существуют прогнозы, что эти объекты должны излучать периодические гравитационные волны с четко фиксированными частотными характеристиками. Ключевым моментом в дискуссии оказался тот факт, что частотный диапазон, в котором излучают ГВ-маяки (10—3-10—6 Гц), хорошо известен в физике земной атмосферы как ИНЧ- диапазон (Инфра-Низко-Частотный). Дело в том, что ИНЧ-вариации электрического и магнитного поля в приземном слое в течение предшествующих десятилетий детально изучались на экспериментальном полигоне Владимирского университета, и нам показалось логичным попытаться обнаружить следы ИНЧ-сигналов на частотах ГВ-маяков в имеющихся спектрах вариаций электрического и магнитного полей. За прошедшие после этого 20 лет выяснилось, что проблема поиска таких сигналов намного сложнее, чем тогда казалось, но зато теперь понятно, насколько это интересная и даже интригующая задача и для теоретиков, и для экспериментаторов. Краткому описанию достижений и проблем, связанных с организацией данных экспериментальных исследований во Владимирском университете, посвящена первая из четырех статей, публикуемых в данном номере журнала.

Когда первые попытки обнаружить на Владимирском полигоне электрические сигналы на частотах ГВ-маяков среди вариаций поля в приземном слое атмосферы дали некие оптимистические результаты, многие коллеги отнеслись к ним скептически, утверждая, что электродинамическая система Земли крайне сложна и информационно насыщенна, так что из околоземного информационного резервуара с высокой долей вероятности можно извлечь сигнал на любой заданной частоте. В ответ на эту критику Владимирские коллеги продемонстрировали, что после накопления и специальной обработки наблюдаемые сигналы можно рассматривать как уединенные в спектральной области, т.е., сдвиг по частоте влево и вправо от удвоенной частоты вращения двойной системы приводит к резкому спаду амплитуды сигнала. Технология обработки электрических сигналов ИНЧ диапазона существенно отличается от стандартной, поэтому во второй из четырех статей, представленных ниже, обсуждаются специальные методики обработки сигналов, применяемых Владимирской экспериментальной группой.

Оценка амплитуды обнаруженных сигналов также является предметом пристального внимания со стороны критиков. В многочисленных дискуссиях конца 90х годов было высказано пожелание в первую очередь доказать, что по разработанной методике можно зарегистрировать электрический сигнал, индуцированный приливными изменениями гравитационного потенциала Земли, которые в силу относительной близости Луны на несколько порядков интенсивнее сигналов от удаленных ГВ-источников. Эти эксперименты были проведены с подобающей тщательностью, а их результаты кратко обсуждаются в третьей статье из четырех, представленных ниже.

В третьей же статье приведены результаты исследований электрических сигналов на частотах гравитационно-волновых маяков. Многих критиков результат шокировал, поскольку неожиданно большими оказались амплитуды обнаруженных сигналов. Тогда в силу вступил последний контраргумент. Он состоит в том, что для амплитуды ГВ, оцененной в рамках Эйнштейновской гравитации, амплитуда электрического ИНЧ-сигнала, индуцированного этой ГВ, обязана быть на десять порядков ниже зарегистрированного сигнала, если расчет производится в рамках стандартной электродинамики.

Очевидно, что есть только один способ поспорить с контраргументом типа: «Этого не может быть, потому, что этого не может быть никогда» (А.П. Чехов, из рассказа «Письмо ученому соседу») -следует найти и предъявить модель взаимодействия электромагнитного и гравитационного полей, которая допускала бы аномальное усиление сигнала. Именно о таких моделях идет речь в четвертой статье, которая опирается на точные решения электродинамических уравнений; в ней затронуты некоторые теоретические проблемы, связанные с интерпретацией представленных экспериментальных результатов в рамках концепции поиска следов аксионной темной материи.