Ogłoszono laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki

Tegoroczną Nagrodę Nobla przyznano Rainerowi Weissowi, Barry C. Barishowi i Kipowi S. Thorne, dzięki którym powstał detektor LIGO i po raz pierwszy zaobserwowano fale grawitacyjne – echo zderzenia odległych czarnych dziur.

Fale grawitacyjne w kosmosie zostały zaobserwowane po raz pierwszy 14 września 2015 r. Fale - których istnienie wiek temu przewidział już Albert Einstein - powstają wskutek kolizji dwóch czarnych dziur. 

Reklama

Dotarcie echa tych fal do detektora LIGO w USA zajęło 1,3 mld lat.

W momencie dotarcia do Ziemi sygnał był skrajnie słaby, ale jego detekcja została okrzyknięta zapowiedzią rewolucji w astrofizyce. Sposób przeprowadzenia obserwacji tych fal jest nowością, jeśli chodzi o tak potężne wydarzenia w kosmosie i daje nadzieje na przesuwanie granic tego, co jest możliwe w nauce.

Nagroda Nobla w tym roku wynosi 9 milionów koron (ok. 940 tys. euro). Połowę otrzyma urodzony w Niemczech, 85-letni Rainer 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 wtorkowej uroczystości ogłoszenia laureatów nagrody Nobla w Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk.

Drugą połową podzielą się po równo dwaj Amerykanie, jego koledzy z projektu LIGO/VIRGO Collaboration - Barry C. Barish i Kip S. Thorne.81-letni Barish i 77-letni Thorne są zatrudnieni w California Institute of Technology (Caltech) w Pasadenie.  

Detektor fal grawitacyjnych LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), bazujący na zasadzie interferometru Michelsona, jest wspólnym przedsięwzięciem naukowców z MIT, Caltech i wielu innych szkół wyższych. 

"Fale, który wstrząsnęły Wszechświatem" - szczegóły odkrycia nagrodzonego Noblem

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. Tuż przed zderzeniem zbliżały się one do siebie z prędkością równą połowie prędkości światłą (150 000 kilometrów na sekundę). Powstała czarna dziura 62 razy cięższa niż Słońce - brakujące trzy masy Słońca to energia wypromieniowanych fal grawitacyjnych. Jako że fale grawitacyjne rozchodzą się z prędkością światła, to kiedy zdarzył się ten kosmiczny kataklizm, na naszej planecie żyły tylko prymitywne organizmy jednokomórkowe.

Choć fale grawitacyjne odebrane z tak wielkiej odległości są bardzo słabe, potwierdzenie ich istnienia może oznaczać przewrót w astrofizyce. Pozwalają bowiem w zupełnie nowy sposób obserwować najbardziej gwałtownie zjawiska kosmiczne i poszerzać granice naszej wiedzy. Badania nad nimi umożliwił interferometr LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) - wspólny projekt 1300 badaczy z ponad 20 krajów (w tym z Polski). Idea zbudowania takiego urządzenia ma niemal 50 lat, a do jej urzeczywistnienia szczególnie przyczynili się tegoroczni laureaci. 

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 trzy 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 cztery 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. 

Reklama

Najlepsze tematy

Reklama

Strona główna INTERIA.PL

Polecamy

Rekomendacje