Dziś rano Królewska Szwedzka Akademia Nauk przyznała Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki trzem fizykom z USA, Rainerowi Weissowi z Massachusetts Institute of Technology, a także Kipowi S. Thorne'owi i Barry'emu C. Barishowi z California Institute of Technology za ich praca nad odkryciem fal grawitacyjnych - rodzaj fali w strukturze czasoprzestrzeni, którą po raz pierwszy przewidział Albert Einstein ponad 100 lat temu.
powiązana zawartość
- Co oznacza kolizja gwiazdy neutronowej dla ciemnej materii
Jak podaje Dennis Overbye w The New York Times, trzej laureaci byli siłą napędową Laser Interferometru Obserwatorium fal grawitacyjnych (LIGO), przyrząd przeznaczony do wykrywania fal grawitacyjnych. Kierowali konsorcjum ponad 1000 naukowców, którzy przez dziesięciolecia pracowali nad zbieraniem, analizowaniem i ulepszaniem detektorów. A w 2015 r. Ich wysiłki w końcu się opłaciły wraz z wykryciem małego ćwierkania emitowanego z dwóch czarnych dziur zderzających się ponad miliard lat temu.
Chociaż czas między odkryciem a nagrodą - zaledwie dwa lata - jest krótki jak na standardy Nobla (nawet Einstein czekał 16 lat na swoją nagrodę), zalążki projektu trwały ponad 40 lat.
Wykrywanie fal grawitacyjnych wstrząsnęło społecznością fizyków, potwierdzając jednego z głównych lokatorów ogólnej teorii względności Einsteina. Zgodnie z tą teorią ruchy supermasywnych obiektów, takich jak czarne dziury, powodują falowanie w strukturze czasoprzestrzeni - jak fale z kamyka zrzucanego do stawu. Ale przez dziesięciolecia fizycy wątpili, że fale te naprawdę istnieją - lub że można je kiedykolwiek wykryć.
Jako doktorant na początku lat 60. Kip Thorne wierzył, że tam są. W latach siedemdziesiątych nowe eksperymenty z modelowaniem i myślami zaczęły przekonywać coraz większą liczbę badaczy. „Muzyka tam była. Po prostu jeszcze jej nie słyszeli”, napisała Jennie Rothenberg Gritz dla Smithsonian w 2017 roku, kiedy trio zostało uhonorowane nagrodą American Ingenuity Award magazynu.
W 1972 r. Weiss opublikował artykuł ze swoją pierwotną koncepcją tzw. „Anteny laserowej fali grawitacyjnej”, współpracując z Thorne'em w celu dopracowania i realizacji ambitnego planu. To był radykalny pomysł: stworzyć detektor, który byłby wystarczająco czuły, aby wykryć zmarszczkę w czasoprzestrzeni mniejszą niż średnica protonu.
Barish, wcześniej szef projektu Superconducting Supercollider, dołączył do zespołu później, zostając dyrektorem LIGO w 1994 roku. Często przypisuje się mu reorganizację i zarządzanie projektem, który w tym czasie miał trudności z kontynuacją. Ale w końcu narodziło się LIGO.
LIGO składa się z dwóch detektorów w kształcie litery L, jednego w Luizjanie i jednego w stanie Waszyngton - oddalonych o 1865 mil. Każdy detektor, informuje Gritz, ma dwa 2, 5-kilometrowe ramiona z najbardziej gładkim lustrem na świecie na każdym końcu. Jak w zeszłym roku fizyk Brian Greene napisał dla Smithsonian.com, detektor mierzy czas, w którym super mocna wiązka laserowa odbija się między dwoma zwierciadłami, mierząc wszelkie drobne różnice. Małe zmiany w czasie podróży laserów są wskaźnikami przepływającej fali grawitacyjnej.
Przez pierwsze osiem lat obserwatorium walczyło i zostało zamknięte w 2010 r. Za retool w wysokości 200 milionów dolarów. Ale we wrześniu 2015 r., Wkrótce po ponownym uruchomieniu, LIGO wykryło pierwszą falę. Od tego czasu wykryto kolejne trzy fale grawitacyjne, jedną z nich, o współpracy między LIGO a obserwatorium włoskiej Panny, ogłoszono w zeszłym tygodniu.
Nagroda została przyznana tylko trzem badaczom, jednak sukces legendy zajęło legionowi badaczy, informuje Hannah Devlin i Ian Sample z The Guardian . „Uważam to za coś, co uznaje pracę około 1000 osób”, mówi Weiss. „Nienawidzę ci mówić, ale tak długo, jak 40 lat ludzie myślą o tym, próbują wykryć… i powoli, ale pewnie łączą technologię, aby to zrobić”.
Devlin i Sample podają, że był czwarty członek zespołu, który prawdopodobnie również otrzymałby nagrodę. Szkocki fizyk Ronald Drever, inny główny członek zespołu LIGO, zmarł w marcu na demencję. Komitet Nobla zazwyczaj nie przyznaje nagrody pośmiertnie.
Odkrycie to zmienia grę dla astronomów i fizyków, zapewniając nowe narzędzie do badania wszechświata. Jak napisał Green w zeszłym roku, w przeciwieństwie do światła, promieni rentgenowskich, promieni gamma, podczerwieni lub innych sygnałów, których astronomowie używają do badania nieba, fale grawitacyjne przechodzą przez wszystko i nie można ich zablokować. Tak więc fale mogłyby zostać wykorzystane do zbadania królestw, które są „poza zasięgiem światła” - w tym być może „dzikiego dudnienia samego Wielkiego Wybuchu, 13, 8 miliarda lat temu”.
Jak pisze Green: „Historia spojrzy wstecz na odkrycie jako jeden z tych kilku punktów zwrotnych, które zmieniają bieg nauki”.
