Введение

Американский физик Джозеф Вебер (17 мая 1919 года – 30 сентября 2000 года) был американским физиком. Он прочитал первую публичную лекцию о принципах, лежащих в основе лазера и мазера, и разработал первые детекторы гравитационных волн (гравитационные антенны Вебера).

Ранние годы

Джозеф Вебер родился в Патерсоне, штат Нью-Джерси, 17 мая 1919 года, последним из четырех детей в семье иммигрантов, говоривших на идише. Его имя было "Йона" до поступления в начальную школу. Он начал обучение в Купер-Юнион, но чтобы избавить семью от расходов на проживание и питание, он выиграл конкурсный экзамен и поступил в Военно-морскую академию США. Он окончил Академию в 1940 году. В 1943–1945 годах он изучал электронику в Военно-морской аспирантуре, а с 1945 по 1948 год возглавлял разработку средств радиоэлектронной борьбы в Бюро кораблей ВМС в Вашингтоне. В 1951 году он представил доклад для конференции по исследованию электронных ламп, проходившей в июне 1952 года в Оттаве, который стал первым публичным докладом о принципах, лежащих в основе лазера и мазера. После этого выступления RCA попросила Вебера провести семинар по этой идее, а Чарльз Хард Таунс запросил у него копию доклада. Таунс работал в аналогичном направлении, как и Николай Басов и Александр Прохоров. Хотя Вебер был номинирован на Нобелевскую премию по физике в 1962 и 1963 годах за вклад в разработку лазера, Нобелевскую премию 1964 года получили Таунс, Басов и Прохоров "за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей, основанных на принципе мазер-лазера".

Работа по обнаружению гравитационных волн

Его интерес к общей теории относительности побудил Вебера использовать академический отпуск в 1955–1956 годах, финансируемый стипендией Гуггенхайма, для изучения гравитационного излучения под руководством Джона Арчибальда Уилера в Институте перспективных исследований в Принстоне (штат Нью-Джерси) и в Институте теоретической физики Лоренца при Лейденском университете в Нидерландах. В 1972 году он отправил на Луну аппарат для регистрации гравитационных волн ("Лунного поверхностного гравиметра", являвшегося частью комплекта экспериментов на лунной поверхности "Аполлон") в рамках лунной миссии "Аполлон-17".

Утверждения о обнаружении гравитационных волн дискредитированы

В 1970-х годах результаты этих экспериментов по обнаружению гравитационных волн были в значительной степени дискредитированы, хотя Вебер продолжал утверждать, что обнаружил гравитационные волны. Чтобы проверить результаты Вебера, физик из IBM Ричард Гарвин построил детектор, аналогичный детектору Джозефа Вебера. За шесть месяцев он зарегистрировал лишь один импульс, который, вероятнее всего, был шумом. Дэвид Дуглас, другой физик, обнаружил ошибку в компьютерной программе Вебера, которая, по его утверждению, генерировала ежедневные сигналы гравитационных волн, которые Вебер заявлял, что обнаружил. Из-за этой ошибки казалось, что сигнал возникает из шума. Гарвин агрессивно представил Веберу эту информацию на Пятой Кембриджской конференции по теории относительности в Массачусетском технологическом институте в июне 1974 года. После этого в журнале Physics Today была опубликована серия писем. Гарвин утверждал, что модель Вебера была "абсурдной, поскольку Вселенная преобразует всю свою энергию в гравитационное излучение примерно через 50 миллионов лет, если бы действительно регистрировалось то, что регистрировал Джо Вебер". "Вебер, – заявил Гарвин, – это такой человек, что он не признает: "Нет, я никогда не видел гравитационную волну". И Национальный научный фонд, к сожалению, который финансировал эту работу, не решается исправить ситуацию, хотя должен был бы это сделать". В 1972 году Хайнц Биллинг и его коллеги из Института физики имени Макса Планка построили детектор, аналогичный детектору Вебера, в попытке подтвердить его утверждение, но не получили никаких результатов. Сам Вебер продолжал поддерживать свое оборудование для обнаружения гравитационных волн до самой смерти.

Открытие гравитационных волн LIGO

11 февраля 2016 года коллаборации LIGO Scientific Collaboration и Virgo Collaboration провели пресс-конференцию, чтобы объявить о прямом обнаружении гравитационных волн, возникших при слиянии двух черных дыр, произошедшем в Рош-Хашана 2015 года (годовщина смерти Вебера), с помощью детекторов Advanced LIGO. В ходе объявления Вебер был назван многими выступающими основателем этой области, в том числе Кипом Торном, одним из основателей LIGO и человеком, посвятившим значительную часть своей карьеры поиску гравитационных волн. Позже Торн заявил в газете Washington Post: "Он, безусловно, является отцом-основателем этой области". Вторая жена Вебера, астроном Вирджиния Тримбл, сидела в первом ряду во время пресс-конференции LIGO. В интервью журналу Science после пресс-конференции Тримбл спросили, действительно ли Вебер наблюдал гравитационные волны, на что она ответила: "Я не знаю. Но мне кажется, что если бы существовало два параллельных подхода, они бы стимулировали друг друга, как коллеги, а не конкуренты, и это могло бы привести к более раннему обнаружению".

Работа по обнаружению нейтрино

В ходе защиты своей работы по обнаружению гравитационных волн Вебер начал связанные исследования по обнаружению нейтрино. Предполагая бесконечную жесткость кристалла, Вебер рассчитал, что возможно обнаружить нейтрино с помощью сапфировых кристаллов, и опубликовал экспериментальные результаты рассеяния нейтрино на этих кристаллах. Вебер также запатентовал идею использования вибрирующих кристаллов для генерации нейтрино. Его экспериментальные результаты противоречили более ранним и последующим результатам других экспериментов, но теории Вебера о нейтрино продолжают проверяться.

Всё гравитационное сообщество признает, что он по праву считается отцом исследований гравитационных волн. И, думаю, общее мнение заключается в том, что они сожалеют о том, что не оказали ему больше честей под конец жизни, поскольку он был настолько убежден, что уже видел гравитационные волны, что любая возможность почтить его превращалась в трибуну для проповеди его убеждения "мы уже видели их", которое было широко отвергнуто. Даже те, кто понимал, что не смогли бы построить LIGO и другие подобные установки, если бы ему предоставили слишком большую платформу для заявления "это не нужно, потому что это уже сделано", признают, что все эти усилия никогда бы не начались, если бы он не показал миру, что гравитационные волны можно воспринимать всерьез. До него никто не относился к ним серьезно. Эйнштейн взглянул на них и отверг. То же самое сделали и другие.

До Вебера, я не думаю, что кто-либо тратил больше 10 минут на то, чтобы понять, как обнаружить гравитационные волны в лаборатории. Строительство LIGO было настолько сложной задачей, что если бы оно началось на 10 лет позже, оно столкнулось бы с политическими препятствиями. Возможно, потребовалось бы еще столетие, прежде чем кто-либо обнаружил бы гравитационные волны.

Премия имени Джозефа Вебера за астрономическую аппаратуру была названа в его честь.

Личная жизнь

Его первый брак с одноклассницей Анитой Штраус закончился ее смертью в 1971 году. Его второй брак был заключен с астрономом Вирджинией Тримбл.