Nobel z fizyki dla trzech naukowców za fale grawitacyjne

Istnienie fal grawitacyjnych przewidział już Albert Einstein w ogólnej teorii względności opublikowanej 20 marca 1916 roku. Jednak po raz pierwszy udało się je zaobserwować dopiero 14 września 2015. Wówczas dotarły do Ziemi fale grawitacyjne wywołane przez zderzenie dwóch czarnych dziur (jedna o masie 29, a druga 36 mas Słońca), oddalonych od nas o 1,3 miliarda lat świetlnych. 

Reiner Weiss, Barry C. Barrish i Kip S. Thorne - zdaniem Komitetu Noblowskiego - mieli decydujący wpływ na powstanie detektora LIGO, dzięki któremu po raz pierwszy zaobserwowano fale grawitacyjne - echo zderzenia odległych czarnych dziur. W prace zaangażowały się tysiące badaczy z ponad 20 krajów, w tym Polski. W bieżącym roku obserwatoria amerykańskie uzupełnił europejski detektor VIRGo, zbudowany w rejonie Pizy. 

>>>>>>>>>>Więcej o falach grawitacyjnych przeczytasz tutaj<<<<<<<<<<<

Sensacja towarzysząca temu wydarzeniu była całkowicie uzasadniona, bo zdolność detekcji fal grawitacyjnych otwiera zupełnie nowe możliwości badań Wszechświata, można powiedzieć nawet, że otwiera nam oczy na nowo. Do tej pory astronomowie badali odległe obiekty za pomocą docierających do nas fal elektromagnetycznych i cząstek promieniowania kosmicznego, fale grawitacyjne, jako obraz samych zakłóceń czasoprzestrzeni, pozwalają na znacznie więcej - podkreśla dziennikarz RMF FM Grzegorz Jasiński. 

Już te pierwsze obserwacje pomogły w badaniach procesów zderzeń masywnych czarnych dziur. Tegoroczni laureaci są w pewnym sensie reprezentantami tysięcy badaczy z ponad 20 krajów. Ich wyróżnienie to duża satysfakcja także dla uczestniczących w całym projekcie Polaków - dodaje. 

Tegoroczny Nobel z fizyki to uznanie dla pracy tysiąca ludzi - powiedział we wtorek jeden z trojga tegorocznych noblistów w dziedzinie fizyki, Rainer Weiss.

Nagroda Nobla w tym roku wynosi 9 milionów koron (ok. 940 tys. euro). Połowę otrzyma urodzony w Niemczech 85-letni Weiss, związany z projektem LIGO/VIRGO Collaboration i pracujący w Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Cambridge. 

Postrzegam to bardziej jako uznanie dla pracy tysiąca ludzi - podkreślił Weiss, cytowany przez agencję AP. Powiedział to w trakcie rozmowy telefonicznej na uroczystości ogłoszenia laureatów nagrody Nobla w Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk.

W połowie lat 70. XX wieku Rainer Weiss przeanalizował potencjalne źródła zakłóceń, mogących zaburzać prowadzenie pomiarów fal grawitacyjnych. Zaprojektował również odpowiedni detektor - laserowy interferometr. Już wówczas Kip Thorne i Rainer Weiss byli przekonani, że fale grawitacyjne uda się wykryć.

Fale te powstają zawsze, gdy jakaś masa przyspiesza - zarówno w przypadku wykonującego piruet łyżwiarza, jak i pary okrążających się nawzajem czarnych dziur.  Gdy taka fala przenika przez Ziemię, wszystko na niej minimalnie zmienia swoje wymiary. Jednak nawet fale wytwarzane przez czarne dziury są tak słabe, że Einstein uważał ich wykrycie za niemożliwe. 

W rzeczywistości okazało się to "tylko" bardzo trudne - potrzeba było pary ogromnych interferometrów laserowych, oddalonych od siebie o 3 tysiące km, aby wykryć zmianę długości interferometrów, tysiące razy mniejszą od rozmiarów jądra atomowego. Każdy z detektorów (jeden w stanie Waszyngton, drugi - w Luizjanie) ma dwa tunele w kształcie litery L. 

Długość takiego tunelu to 4 kilometry. W ich wnętrzu odbijają się wiązki laserowa, a odpowiednia aparatura sprawdza, czy długość jednego ramienia nie zmieniła się w stosunku do drugiego. Zwykle wyniki pomiaru są takie same - chyba, że fala grawitacyjna odkształci czasoprzestrzeń.
Wszystkie znane rodzaje promieniowania elektromagnetycznego i cząstek elementarnych - w tym promieniowanie kosmiczne - znalazły już zastosowanie w badaniach Wszechświata. Jednak właściwości fal grawitacyjnych pozwalają na bezpośrednią obserwację zaburzeń czasoprzestrzeni, otwierając zupełnie nowe perspektywy w astrofizyce. 

Możemy się spodziewać wielu nowych odkryć dokonanych dzięki nieuchwytnym dotychczas falom. Pierwszym było samo odkrycie podwójnego układu czarnych dziur, których trwające 0,12 sekundy zderzenie zarejestrowano 14 września 2015. Czarne dziury nie generują światła ani fal radiowych - za to mogą wytwarzać fale grawitacyjne. Możliwe, że uda się wykrywać także zderzenia gwiazd, rotujące gwiazdy neutronowe czy wybuchy supernowych. 

(ph)