Два пъти на ден земната повърхност извършва едва забележими движения нагоре и надолу - един вид „гравитационно дишане“, причинено от взаимодействието на нашата планета с Луната и Слънцето. Това явление, известно като твърдотелен или земен прилив, е незабележимо за хората, но забележимо за чувствително научно оборудване.

Докато сме склонни да свързваме приливите и отливите изключително с океаните, където вълните и приливите ясно демонстрират влиянието на лунната гравитация, самата Земя също реагира - но много по-нежно. Литосферата му, за разлика от водата, е много по-твърда, така че деформацията е ограничена до няколко милиметра. Въпреки това, дори такива незначителни промени могат да променят поведението на сложни научни инсталации.

Едно от малкото места на Земята, където подобни промени могат да бъдат записани в реално време, е Advanced Photon Source (APS), разположен в Националната лаборатория Аргон в САЩ. Тук учените наблюдават движението на елементарни частици, ускорени почти до скоростта на светлината, в гигантски ускорителен пръстен.

Именно този пръстен реагира на земните приливи и отливи. Когато е подложена на гравитация, тя е леко разтегната или компресирана, точно както кората под нея. Размерът на трептенето е около 30 микрона или дебелината на човешки косъм, но дори такива количества имат значение, когато става въпрос за точната траектория на частиците.

Как се коригира приливния „бъг“ - Траекторията на електронния лъч, движещ се във вакуумната камера на ускорителя, не се променя синхронно с промените в пръстена. За да се избегнат несъответствия, системата е оборудвана с 500 високопрецизни сензора, които проследяват и най-малкото изместване. Тези сензори, заедно със системата за обратна връзка, регулират работата на ускорителя, компенсирайки отклоненията в реално време.

Допълнителна стабилност се осигурява от радиочестотни резонатори, разпределени по цялата дължина на пръстена. Те осигуряват допълнителна енергия на електроните и синхронизират движението им въпреки деформациите на пръстена. Ако дължината на пръстена се промени, честотата също трябва да се адаптира. В противен случай лъчът започва да се „клати“, за да поддържа постоянно време на въртене.

Според физика Луис Емери, главният изследовател на проекта, всяка такава микрокорекция засяга цялата система - и въпреки това, благодарение на автоматичните настройки, инсталацията продължава да работи с най-висока прецизност.

Първоначално Емери се опитва да намери сеизмични сигнали в набора от данни на APS. Но неочаквано той открива редовни корекции, случващи се на всеки 12 часа. Това го кара да се замисли за връзката с приливите и отливите. Оттогава наблюдението на тези трептения се е превърнало в част от неговата научна практика.

Интересното е, че системата може да записва не само приливи и отливи в твърдо състояние, но и други вибрации на земната кора, като например вълни от далечни земетресения. Такова ултрапрецизно оборудване превръща ускорителя в чувствителен сензор, който открива „въздишките“ и „трептенето“ на нашата планета.

Дори подравняването на Луната и Слънцето – като новолуние и пълнолуние – може да причини по-забележими деформации на пръстена на APS. А през зимата, например, поради температурни промени, диаметърът на пръстена може да намалее с почти милиметър - малка, но важна цифра за високопрецизната физика.

По този начин, APS се превръща не просто в изследователски инструмент, а в нещо повече – в наблюдателна точка, способна да „слуша“ Земята. Всяко движение на планетата, дори микроскопично, се записва и използва в полза на науката. Това е ясно доказателство за това колко фино човек днес може да усети и разбере процесите, протичащи в дълбините и на повърхността на нашата планета.