Tidlig i 2016 registrerte et internasjonalt samarbeid av fysikere gravitasjonsbølger for første gang i menneskets historie. Bølgene ble generert ved sammenslåing av to sorte hull og ble oppdaget ved hjelp av et spesielt detektor-interferometer LIGO, som ligger i USA. Hva er gravitasjonsbølger, hvorfor tok det et århundre å oppdage dem, og hvilken rolle har russiske forskere i dette? Lederen for Astronomical Observatory of ISU, vitenskapelig leder for Irkutsk Planetarium Sergey Yazev fortalte om dette til "Oblastnaya".
- For hundre år siden fullførte Albert Einstein sitt arbeid med den generelle relativitetsteorien. Teorien, ny på den tiden, tillot eksistensen av såkalte gravitasjonsbølger, som oppstår konstant og overalt. Et enkelt eksempel: vi vinker med hånden, gravitasjonsbølger avviker fra hånden. Men tyngdekraften er den svakeste kraften i naturen, og det kreves to faktorer for å fikse gravitasjonsbølger. For det første må det oppstå en kraftig hendelse der gigantiske masser er involvert, for eksempel sammensmelting av stjerner med hverandre, fall av en stjerne på en annen eller noe lignende. Og for det andre trenger vi utrolig sensitivt utstyr som vil registrere signalet fra denne hendelsen på jorden.
Ideen om hvordan du registrerer gravitasjonsbølger har eksistert i flere tiår. Fysikere forsto perfekt hva som måtte gjøres, men de nødvendige teknologiene eksisterte rett og slett ikke på lang tid. Den USA-baserte LIGO interferometer detektoren, som oppdaget gravitasjonsbølgesignaler, ble unnfanget i 1992. I lang tid klarte ikke fysikere å fikse noe, fordi installasjonen manglet følsomhet. Faktum er at gravitasjonsbølger faktisk er vibrasjoner fra en bestemt enhet, som fysikere kaller "romtid". Dette betyr for eksempel at avstanden mellom to elementer i installasjonen kan begynne å svinge, fordi selve rommet endrer egenskapene. Det viste seg at den nødvendige følsomheten til enheten er utenfor grensene for ekte oppfatning - amplituden til svingninger skal være omtrent 10 tusen ganger mindre,enn størrelsen på atomkjernen. Dette er fantastisk nøyaktighet. I fjor ble installasjonen modernisert, hvoretter det var mulig å registrere et signal fra dypet av universet om en ekstremt kraftig begivenhet - sammenslåing av to sorte hull. Det skjedde for en milliard for tre hundre millioner år siden, og bare 14. september i fjor nådde dets ekko jorden. Takket være den samtidig registrerte gammastråleskuren ble det klart at dette ikke er tilfeldig støy. Eksperter har sjekket resultatet i veldig lang tid, og først i februar risikerte de å informere verden om at det var gjort et stort funn.og først 14. september i fjor nådde ekkoet Jorden. Takket være den samme registrerte gammastråleskuren ble det klart at dette ikke er tilfeldig støy. Eksperter har sjekket resultatet i veldig lang tid, og først i februar risikerte de å informere verden om at det var gjort et stort funn.og først 14. september i fjor nådde dens ekko jorden. Takket være den samtidig registrerte gammastråleskuren ble det klart at dette ikke er tilfeldig støy. Eksperter sjekket resultatet veldig lenge, og først i februar risikerte de å varsle verden om at det var gjort et stort funn.
Sergey Arturovich, hva er betydningen av oppdagelsen av gravitasjonsbølger for vitenskapen?
- Gravitasjonsbølger går gjennom hva som helst. Dette betyr at vi vil motta en ny type informasjon om fysiske prosesser. I løpet av 14. september-arrangementet ble Solens tre masser, da to sorte hull smeltet sammen, omgjort til energi fra gravitasjonsbølger. Dette er en enorm energi, så selv i en avstand på en milliard tre hundre millioner lysår følte vi denne hendelsen. Tenk deg: en tremor av rom som har spredt seg i hele universet.
Det er viktig å merke seg at flere andre funn ble gjort samtidig med registreringen av gravitasjonsbølger. For det første er bevis på eksistensen av sorte hull oppnådd. Astronomer og astrofysikere tvilte ikke på dette, men noen teoretiske fysikere nektet inntil nylig eksistensen av slike gjenstander. For det andre ble det bekreftet at gravitasjonsbølger beveger seg med lysets hastighet, noe som ble spådd i generell relativitet.
En funn til må sies. Det er et slikt konsept med "black hole event horizon". To hull smeltet sammen, begivenhetshorisonten fikk en viss kompleks form og svingte. Resultatet er et skall, der det allerede er et svart hull, men ennå ikke utenfor. Denne effekten - dynamikken i begivenhetshorisonten - ble først registrert under observasjoner, selv om ingen forventet denne typen funn.
Deltok russiske forskere i et eksperiment for å registrere gravitasjonsbølger?
Kampanjevideo:
- Detektor-interferometeret er amerikansk, men opplevelsen ble levert av et internasjonalt team, som inkluderte russiske spesialister. Installasjonen fanget gravitasjonsbølgene selv, men det var nødvendig å forstå hvor de kom fra, hvilken hendelse som forårsaket dem. Så for dette brukte programmet teleskoper fra hele verden, inkludert det russiske nettverket av teleskoper MASTER. Imidlertid var det fremdeles mulig å bestemme kilden til bølgene ved hjelp av utenlandsk teknologi.
Mange av de teoretiske grunnlaget for eksperimentet utført i USA ble opprettet i Russland. I vårt land var den berømte fysikeren, en ansatt ved Moskva statsuniversitet, Vladimir Braginsky, en av pionerene i letingen etter gravitasjonsbølger.
Moskva-astrofysiker, leder av MASTER-prosjektet, Vladimir Lipunov, sammen med kollegene, publiserte allerede i 1992 en artikkel der det ble sagt at den første hendelsen for å fikse gravitasjonsbølger ville være nettopp sammenslåing av sorte hull. I tillegg er det kjent at russiske forskere har bidratt til utviklingen av designen av detektor-interferometer. Generelt deltok omtrent tusen mennesker på en eller annen måte i prosjektet, og russiske fysikere bidro til den felles sak.
Kan oppdagelsen av gravitasjonsbølger kvalifisere for Nobelprisen i fysikk?
- Generelt er oppdagelsen av gravitasjonsbølger en hendelse i nobelklassen. I de fleste tilfeller skjer funn uventet. Men de siste årene har det vært to unntak der funn ble spådd, og de skjedde. Vi snakker om Higgs-bosonen, hvis oppdagelse hadde ventet i flere tiår, og gravitasjonsbølger, som det tok hundre år å bekrefte. Alle disse hendelsene ble spådd teoretisk, i begge tilfeller viste teorien seg å være riktig og bekreftet av observasjoner. I 2013 gikk toppprisen i fysikk til François Engler og Peter Higgs. Jeg tror at Nobelprisen også vil bli tildelt for oppdagelsen av gravitasjonsbølger.
