Οι επιστήμονες του LIGO λαμβάνουν το βραβείο Νόμπελ για την Ανακάλυψη Βαρυτικών Κυμάτων

Οι Αμερικανοί φυσικοί Rainer Weiss, Kip Thorne και Barry Barish τιμήθηκαν γιατί ονειρεύτηκαν και πραγματοποίησαν το πείραμα που επιβεβαίωσε την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων.

Ο ανιχνευτής LIGO στο Hanford της Ουάσιγκτον.

LIGO

Εισαγωγή

Για να βρεις το μικρότερο από τα μικρά, αξίζει να ονειρεύεσαι μεγάλα. Οι Αμερικανοί φυσικοί Rainer Weiss, Kip Thorne και Barry Barish μοιράστηκαν σήμερα το Νόμπελ Φυσικής 2017 για τον πρωταγωνιστικό τους ρόλο στην ανακάλυψη «βαρυτικών κυμάτων», μικροσκοπικών κυματισμών στο χωροχρόνο που κινούνται από μακρινούς κατακλυσμούς, όπως οι συγκρούσεις μαύρων τρυπών. Η ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων είχε προβλεφθεί πριν από έναν αιώνα από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο οποίος υπέθεσε ότι θα ήταν πολύ αδύναμα για να ανιχνευθούν ποτέ. Όμως ο Weiss, ο Thorne, ο Barish και ο αείμνηστος Σκωτσέζος φυσικός Ronald Drever πέρασαν δεκαετίες δημιουργώντας ένα υπερευαίσθητο πείραμα που έκανε ακριβώς αυτό, καταγράφοντας συστολές και διαστολές στο ιστό του χωροχρόνου μικρότερο από το ένα χιλιοστό του πλάτους ενός ατομικού πυρήνα.

«Είναι πραγματικά υπέροχο», είπε ο Βάις αφού έμαθε για το βραβείο σήμερα το πρωί. "Αλλά το βλέπω περισσότερο ως ένα πράγμα που αναγνωρίζει το έργο περίπου 1.000 ανθρώπων, μια αφοσιωμένη προσπάθεια που συνεχίζεται εδώ και 40 χρόνια, μισώ να σας πω."

Στη δεκαετία του 1960, ο Thorne, ειδικός στις μαύρες τρύπες στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, ο οποίος είναι τώρα 77 ετών, κατέληξε να πιστεύει ότι οι συγκρούσεις μεταξύ των αόρατων τεράτων που μελέτησε θα πρέπει να είναι ανιχνεύσιμες ως βαρυτικά κύματα. Εν τω μεταξύ, σε ολόκληρη τη χώρα στο θρυλικό «Plywood Palace» του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, ο Weiss, τώρα 85 ετών, σκέφτηκε τον τρόπο ανίχνευσης τους. Μαζί με τον Ντρέβερ, ίδρυσαν το 1984 το έργο που έγινε το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων Συμβολομέτρου Λέιζερ (LIGO). Περισσότερες από τρεις δεκαετίες αργότερα, τον Σεπτέμβριο του 2015, οι δύο γιγάντιοι ανιχνευτές του LIGO κατέγραψαν για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα.

"Αυτή ήταν μια επιχείρηση υψηλού κινδύνου, πολύ υψηλών δυνατοτήτων απόδοσης", είπε ο Thorne στην Quanta πέρυσι.

Μετά την πρωτοποριακή επιτυχία του LIGO, αυτός και ο Weiss θεωρήθηκαν ως παίκτες για να κερδίσουν ένα Νόμπελ φυσικής. Η επιτροπή επέλεξε να δώσει το μισό του βραβείου στον Weiss και το άλλο μισό να το μοιράσει μεταξύ Thorne και Barish. (Ο Ντρέβερ, ο οποίος πέθανε τον Μάρτιο, δεν ήταν επιλέξιμος καθώς το βραβείο δεν απονεμήθηκε μεταθανάτια και η ανακάλυψη των κυμάτων βαρύτητας δεν έθεσε την προθεσμία για εξέταση πέρυσι.)

Η αναγνώριση του Barish από την επιτροπή Νόμπελ ήταν πιο δύσκολο να προβλεφθεί. «Ήταν η οργανωτική ιδιοφυΐα που έκανε αυτό το πράγμα», είπε ο Thorne στο Quanta . Ο Barish, ένας φυσικός σωματιδίων στο Caltech που είναι τώρα 81 ετών, αντικατέστησε την ταλαντούχα αλλά ασυμβίβαστη «τρόικα» των Drever, Thorne και Weiss ως ηγέτης του LIGO το 1994. Ο Barish ίδρυσε την Επιστημονική Συνεργασία LIGO, η οποία έχει πλέον περισσότερα από 1.000 μέλη, και ενορχήστρωσε την κατασκευή των ανιχνευτών LIGO

και της πολιτείας Ουάσιγκτον.

Από πάνω προς τα κάτω:Kip Thorne, Rainer Weiss και Barry Barish.

Από αριστερά προς τα δεξιά:Kip Thorne, Rainer Weiss και Barry Barish.

Ευγενική προσφορά της Ένωσης Αποφοίτων του Caltech. Bryce Vickmark; R. Hahn

Ο Weiss, ο Thorne και ο Barish - όλοι πλέον επίτιμοι καθηγητές - και οι συνεργάτες τους στο LIGO ξεκίνησαν μια νέα εποχή αστροφυσικής συντονίζοντας αυτούς τους δονήσεις στη γεωμετρία του χωροχρόνου. Καθώς ακτινοβολούν πέρα ​​από τη Γη, ριπές βαρυτικών κυμάτων τεντώνουν εναλλάξ και συμπιέζουν τους βραχίονες μήκους τεσσάρων χιλιομέτρων των ανιχνευτών του LIGO κατά ένα κλάσμα του πλάτους ενός ατόμου. Με την ευαισθησία του πριγκίπισσας και του μπιζελιού, οι ακτίνες λέιζερ που αναπηδούν κατά μήκος των δύο βραχιόνων των ανιχνευτών σχήματος L επικαλύπτονται για να αποκαλύψουν φευγαλέες διαφορές στα μήκη των βραχιόνων. Μελετώντας τη μορφή ενός σήματος βαρυτικού κύματος, οι επιστήμονες μπορούν να εξαγάγουν λεπτομέρειες σχετικά με τον μακρινό, παλιό κατακλυσμό που το παρήγαγε.

Μόλις την περασμένη εβδομάδα, για παράδειγμα, το LIGO ανακοίνωσε την τέταρτη και πιο πρόσφατη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. Οι δύο ανιχνευτές του, μαζί με έναν νέο ανιχνευτή στην Ευρώπη που ονομάζεται Virgo, κατέγραψαν το σήμα από δύο τεράστιες μαύρες τρύπες 1,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Αφού έκαναν το ένα το άλλο κύκλο για αιώνες, το ζευγάρι τελικά συγκρούστηκε, εκπέμποντας ενέργεια αξίας τριών ήλιων στο διάστημα με τη μορφή ενδεικτικών βαρυτικών κυμάτων.

Αυτές οι ανιχνεύσεις «ανοίγουν ένα νέο παράθυρο στο σύμπαν», δήλωσε η Όλγα Μπότνερ, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα στη Σουηδία, κατά την ανακοίνωση του βραβείου σήμερα το πρωί. Ήδη, τα εισερχόμενα σήματα βαρυτικών κυμάτων αμφισβητούν τις ιδέες των αστροφυσικών σχετικά με τις ζωές και τους θανάτους των άστρων και ξεκινούν μια νέα εποχή αστρονομίας. Μελλοντικά παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων με ακόμη μεγαλύτερη ευαισθησία θα μπορούσαν να δοκιμάσουν ιδέες για την κβαντική βαρύτητα και, ίσως, να ανιχνεύσουν σήματα από την ίδια τη Μεγάλη Έκρηξη.

«Αυτό θα ήταν ένα από τα πιο συναρπαστικά πράγματα που θα μπορούσε να κάνει ο άνθρωπος, γιατί θα σας έλεγε πάρα πολύ πώς ξεκίνησε το σύμπαν», είπε ο Weiss λίγο μετά την ανακοίνωση. "Τα βαρυτικά κύματα, επειδή είναι τόσο ατάραχα - περνούν από τα πάντα - θα σας πουν τις περισσότερες πληροφορίες που μπορείτε να πάρετε για τις πρώτες στιγμές που συμβαίνουν στο σύμπαν."

Αυτό το άρθρο ενημερώθηκε στις 3 Οκτωβρίου 2017, με πρόσθετες λεπτομέρειες από την ανακοίνωση για το βραβείο Νόμπελ. Διορθώθηκε επίσης για να αντικατοπτρίζει ότι ο Rainer Weiss είναι τώρα 85.

Το ενημερωτικό δελτίο Quanta

Λάβετε highlights από τις πιο σημαντικές ειδήσεις που παραδίδονται στα εισερχόμενά σας στο email σας

Επίσης στο ιστολόγιο Abstractions

Σχόλιο σε αυτό το άρθρο

Επόμενο άρθρο

Βραβείο Νόμπελ για τις ανακαλύψεις βιολογικών ρολογιών