Wyznaczanie trendów w nauce: Sto lat po publikacji ogólnej teorii względności Einsteina naukowcy świętują odkrycie fal grawitacyjnych
Odkrycie stanowi kulminację dekad poszukiwań i 25 lat doskonalenia zestawu instrumentów, nazywanych interferometrami, tak czułych, że są w stanie wykryć zmianę grubości ludzkiego włosa w odległości między Układem Słonecznym a najbliższą gwiazdą oddaloną o 4 lata świetlne. Zjawisko wykryte za pomocą zaawansowanych instrumentów interferometrycznych LIGO Collaboration (Laserowego Obserwatorium Fal Grawitacyjnych) w USA, a konkretnie w stanach Waszyngton i Luizjana, wywołało fale będące następstwem zderzenia dwóch czarnych dziur. Znajdowały się w odległości około 1,3 mld lat świetlnych, a ich masa wynosiła odpowiednio 29 i 36 mas Słońca. Sygnały odebrane przez LIGO zawierają wskazówki, jak doszło do zderzenia. Na początku sygnału okrążały się z prędkością 30 razy na sekundę. Pod koniec 20-milisekundowego wycinka danych, przyspieszyły do 250 razy na sekundę, po czym zderzyły się i gwałtownie połączyły. Zderzenie dwóch czarnych dziur wywołało gwałtowną burzę w strukturze czasoprzestrzeni, która powodowała naprzemiennie przyspieszanie i spowalnianie, co doprowadziło do fizycznego zakrzywienia przestrzeni. Wśród partnerów LIGO Collaboration, którzy opublikowali swoje odkrycie w czasopiśmie »Physical Review Letters«, jest wiele światowej klasy laboratoriów, między innymi ze Zjednoczonego Królestwa, Niemiec oraz USA. Znaczna część prac na potrzeby interferometrów w Waszyngtonie i Luizjanie została wykonana za pomocą mniejszego interferometru GEO600 w Hanowerze, Niemcy. W czasie konferencji prasowej, na której ogłoszono odkrycie, David Reitze, dyrektor wykonawczy LIGO nazwał odkrycie „naukowym lotem na Księżyc” i porównał je z lądowaniem na Księżycu w 1960 r. Budowanie na spuściźnie Einsteina „Ta obserwacja stanowi naprawdę niesamowite doświadczenie naukowe i wyznacza kamień milowy w fizyce” – wyjaśnia prof. Alberto Vecchio z Uniwersytetu w Birmingham, jeden z naukowców LIGO. „Bezpośrednie wykrycie fal grawitacyjnych, odkrycie po raz pierwszy podwójnej czarnej dziury i najbardziej przekonujący jak dotychczas dowód na właściwości czarnych dziur były przedmiotem przewidywań teorii [ogólnej względności] Einsteina”. Według ogólnej teorii względności Alberta Einsteina jakakolwiek przyspieszona masa powinna wywołać zmarszczki przestrzeni i czasu. Jednak skutek jest bardzo słaby i jedynie po bardzo dużych obiektach, takich jak wybuchająca gwiazda, można spodziewać się zakrzywienia otoczenia w stopniu, który byłby znaczący. Dzięki odkryciu LIGO astronomowie mogą teraz przystąpić do poszukiwania rozwiązań niektórych z największych problemów w fizyce, takich jak unifikacja sił łącząca teorię kwantową z ciążeniem. Na dzień dzisiejszy ogólna teoria względności dobrze opisuje kosmos w największej skali, ale omawiając mniejsze interakcje fizycy opierają się na koncepcjach kwantowych. Teraz, kiedy astronomowie zyskali zdolność badania miejsc we wszechświecie, w których występują naprawdę ekstremalne siły grawitacyjne, jak czarne dziury, mogą otworzyć drogę do nowego, bardziej kompleksowego ujęcia tych zagadnień. Eksploracja nowej granicy Implikacje przyszłych prac mogą być ogromne. Dzięki odkryciu fal grawitacyjnych, astronomowie mogą teraz wreszcie przystąpić do eksploracji tak zwanego „ciemnego” wszechświata – większej części kosmosu, której nie można zobaczyć za pomocą wykorzystywanych obecnie teleskopów światła widzialnego. Astronomowie powinni być także w stanie „zajrzeć” znacznie głębiej we wszechświat i w konsekwencji cofnąć się w czasie, ostatecznie nawet być może wykryć dokładny moment Wielkiego Wybuchu. Renomowani fizycy z całego świata, w wśród nich profesor Stephen Hawking z Uniwersytetu Cambridge, wyrazili przekonanie, że odkrycie zwiastuje kluczowy moment w historii nauki. W obliczu tak monumentalnego odkrycia, w kręgach naukowych i medialnych od razu zaczęło krążyć zasadnicze pytanie: Nagroda Nobla dla rozentuzjazmowanych naukowców LIGO?
Kraje
Niemcy, Zjednoczone Królestwo, Stany Zjednoczone