Китайські вчені опублікували план великої підземної гравітаційно-хвильової обсерваторії ZAIGA, що знаходиться в процесі спорудження. Вона буде істотно відрізнятися від існуючих сьогодні LIGO, Virgo і KAGRA. Оціночна вартість проекту становить близько двох мільярдів юанів (приблизно 264 мільйони євро). Якщо дослідникам вдасться повністю отримати фінансування, то установка може почати роботу вже в 2025 році. Подробиці наводяться на сайті arXiv.org.
Відкриття гравітаційних хвиль у 2015 році парою американських гравітаційно-хвильових антен LIGO призвело до сплеску інтересу до даного напрямку досліджень. У Європі активізувалося оновлення антени Virgo, в Японії вийшов на фінальний етап будівництва проект KAGRA, почалися обговорення про будівництво копії LIGO в Індії, успіхом закінчилися випробування європейського тестового супутника LISA Pathfinder, з'явилося відразу кілька нових проектів космічних гравітаційних антен.
Тим не менш, всі працюючі на даний момент установки, а також більшість запропонованих, спроектовані за принципово однаковою схемою - це лазерні інтерферометри, плечі яких утворюють кут в 90 градусів. Ця схема найбільш проста для реалізації, але також володіє недоліками. Зокрема, вона не дозволяє повноцінно досліджувати можливі поляризації гравітаційних хвиль. За цим параметром обурення простору-часу набагато складніше електромагнітних хвиль, а детальне дослідження цього аспекту може допомогти просунутися в теоретичному розумінні гравітації, вказавши на відхилення від загальної теорії відносності (ОТГ).
Фізики з декількох інститутів Китайської академії наук опублікували деталі проекту принципово іншої гравітаційної антени ZAIGA (Zhaoshan long-baseline Atom Interferometer Gravitation Antenna - Чжаошанська атомно-інтерферометрична антена з довгою базою). За словами авторів, ця обсерваторія, для якої вже обрано місце будівництва і розпочато буріння тунелів, представлятиме собою атомний інтерферометр у вигляді рівностороннього трикутника з довжиною сторони в кілометр. Установка буде знаходитися на середній глибині в 200 метрів під горою Чжаошань (завдяки чому і отримала свою назву), розташованої в 80 кілометрах від міста Ухань в провінції Хунань. Особливості конструкції дозволять не тільки просунути точність досліджень гравітаційних хвиль, а й забезпечать можливість проведення інших експериментів, у тому числі з перевірки виконання принципу еквівалентності, вимірювання гравітаційного червоного зміщення, гравімагнітних ефектів (зокрема, захоплення систем відліку обертовими тілами) і деяких інших явищ.
Основною відмінністю від існуючих експериментів є використання атомного інтерферометра, а не лазерного. Принцип цього пристрою схожий з оптичним аналогом, але замість когерентного стану частинок світла (лазера) використовується когерентний стан атомів (конденсат Бозе - Ейнштейна). В іншому схеми схожі: також передбачається поділ когерентного пучка частинок, рух частин у плечах установки і зведення разом для вивчення невеликих відмінностей у пройденому шляху на основі зміни інтерференційної картини. Так як атоми володіють масою, то вони рухаються набагато повільніше світла, що дозволяє їм довше накопичувати ефект від впливу гравітаційної хвилі, в результаті роблячи прилад на їх основі більш чутливим.
Іншою важливою відмінністю від існуючих обсерваторій стане діапазон робочих частот: у той час як LIGO і подібні установки чутливі до хвиль з частотами близько сотень герц, ZAIGA буде детектувати обурення з частотами від 0,1 до 10 герц. Такі сигнали очікуються при злитті істотно більш великих чорних дір проміжних мас, які створюють гравітаційне поле як сотня або мільйон Сонц. Чорні діри даного типу реєструвати найважче, але їх вивчення дозволить дізнатися, як набрали масу надмасивні чорні діри. На даний рахунок астрофізиками запропоновано кілька гіпотез, але жодна з них поки не отримала вичерпних доказів.
Крім гравітаційних хвиль, ZAIGA підходить для інших пов'язаних з гравітацією завдань. Зокрема, на кінцях 200-метрового вертикального тунелю, що з'єднує підземну частину з поверхнею, будуть розташовані атомні фонтани, тобто вакуумні труби, в яких можна дослідити вільне падіння окремих атомів. Такі установки підходять для перевірки слабкого принципу еквівалентності - однієї з основ ОТГ, - згідно з яким траєкторії вільно падаючих тіл не залежать від їх маси і внутрішньої будови. Розташовані на різній висоті атомні годинники також дозволять досліджувати інші ефекти ОТГ, такі як залежність темпу ходу годин від величини гравітаційного потенціалу.
ZAIGA - не єдиний проект трикутного інтерферометра, такою ж формою повинен володіти проектований Телескоп Ейнштейна і космічна обсерваторія LISA. Також існують інші проекти гравітаційних антен на основі атомних лазерів, зокрема, MIGA (Matter-wave laser Interferometric Gravitation Antenna - гравітаційна антена на основі інтерферометрії лазерів з хвиль матерії). Новий сеанс спостережень на лазерних інтерферометрах LIGO і Virgo почався 1 квітня. Японська установка KAGRA повинна приєднатися до них найближчим часом.