Νέες φήμες ότι τα βαρυτικά κύματα έχουν εντοπιστεί

Τα βαρυτικά κύματα μπορεί να έχουν εντοπιστεί για πρώτη φορά, αλλά εμείς δεν θα γνωρίζουμε με βεβαιότητα μέχρι τις 11 Φλεβάρη 2016,  όταν οι επιστήμονες θα πρέπει είτε να επιβεβαιώσουν ή να διαλύσουν τις φήμες.

Η ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων θα είναι άνευ προηγουμένου. Όποιος τα βρει είναι επίσης πιθανό να πάρει το βραβείο Νόμπελ, δεδομένου ότι το φαινόμενο αυτό θα επιβεβαιώσει ένα από τα τελευταία κομμάτια της διάσημης θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Επιβεβαιώνοντας ότι υπάρχουν θα πει ότι είμαστε ακόμα στο σωστό δρόμο για την κατανόηση του πώς λειτουργεί το σύμπαν. Αν αποτύχει η ανακάλυψη τους ύστερα από την αναζήτηση τους, όλα αυτά τα χρόνια, θα μπορούσε να υποδηλώνει ότι πρέπει να επανεξετάσουμε για μια καλύτερη εξήγηση για τη βαρύτητα, ή να ξανασκεφτούμε να κάνουμε πιο ευαίσθητα πειράματα, ή ότι απλά δεν έχουμε ψάξει αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα.

«Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον ιστό του χωροχρόνου, από βίαια κοσμικά φαινόμενα και διαδίδονται στο διάστημα με την ταχύτητα του φωτός και που προβλέφθηκαν από τον Αϊνστάιν πριν από 100 χρόνια," είπε ο Szabi Marka, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια, στο Tech Insider. "Μπορούν να δημιουργηθούν κατά τη διάρκεια της γέννησης και σύγκρουσης των μαύρων τρυπών, και μπορεί να μας φτάσει από μακρινούς γαλαξίες."

Οι μαύρες τρύπες είναι τα πυκνότερα, πιο ισχυρά βαρυτικά αντικείμενα που υπάρχουν - έτσι, μια σπάνια αλλά βίαιη σύγκρουση μεταξύ δύο τρυπών, θα πρέπει να προκαλέσει μια έκρηξη των βαρυτικών κυμάτων που θα μπορούσε να ανιχνευτεί εδώ στη Γη.

Τα συγκρουόμενα άστρα νετρονίων και τα τεράστια άστρα που εκρήγνυνται, που ονομάζονται σουπερνόβα, θεωρούνται ότι δημιουργούν ανιχνεύσιμα βαρυτικά κύματα, επίσης.

Ωστόσο, οποιοδήποτε είδος σήματος έχει διαφύγει από τα φωτεινότερα μυαλά του πλανήτη και τα πιο προηγμένα πειράματα για δεκαετίες.

Μέχρι τώρα - ίσως.

Ο τελευταίος που ρίχνει τροφή στις φήμες των τελευταίων μηνών είναι ο Κλίφορντ Μπέργκες, θεωρητικός φυσικός του διάσημου Perimeter Institute στο Γουοτερλού του Καναδά και του γειτονικού Πανεπιστημίου McMaster. O Μπέργκες έστειλε email στους συναδέλφους και φοιτητές του, ενημερώνοντάς τους ότι η επίσημη ανακοίνωση της ανακάλυψης μάλλον θα γίνει στις 11 Φεβρουαρίου στην επιθεώρηση «Nature». Ο ίδιος το έμαθε από «κατασκόπους» που έχουν δει το κείμενο της δημοσίευσης, λέει ο καθηγητής, κλείνοντας το μήνυμα με ένα ενθουσιώδες «Ζήτω! (ελπίζω)».
Το email σύντομα διαδόθηκε, καθώς αναρτήθηκε στο Twitter από συνάδελφο του υπό τη μορφή συνημμένης εικόνας.

Όπως γράφει ο Μπέργκες, οι ερευνητές του LIGO θα αναφέρουν ότι η στατιστική αξιοπιστία της ανακάλυψης φτάνει τα «5,1 σίγμα», πάνω από το όριο των 5 σίγμα που θεωρείται συνήθως το στάνταρτ για την επιβεβαίωση ανακαλύψεων στο χώρο της σωματιδιακής φυσικής.

«Αν είναι αλήθεια, τότε έχουμε 90% πιθανότητα ότι θα κερδίσει το φετινό Νόμπελ Φυσικής. "Η σημασία της ανακάλυψης είναι τεράστια, πέρα από κάθε κλίμακα" σχολίασε ο ερευνητής στο δικτυακό τόπο της επιθεώρησης «Science».

 Οι δύο γιγάντιοι ανιχνευτές LIGO -ένας στην πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας ακόμα στη Λουιζιάνα- αναβαθμίστηκαν πρόσφατα, και θεωρητικά μπορούν να ανιχνεύσουν αμυδρές παραμορφώσεις του χωροχρόνου που πηγάζουν από απόσταση περίπου 88 εκατομμυρίων ετών φωτός.

Τον Μάρτιο του 2015, η ερευνητική κοινότητα είχε αναστατωθεί από φήμες για ανακάλυψη ενός ιδιαίτερου είδους βαρυτικών κυμάτων, τα οποία πρέπει να εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μελέτη όμως τέθηκε υπό αμφισβήτηση, και ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων μένει ανεπιβεβαίωτη. Τουλάχιστον μέχρι στιγμής.

Τι είναι τα βαρυτικά κύματα και οι ανιχνευτές LIGO

Με τις φήμες να φουντώνουν και πάλι για την πρώτη, ιστορική ανίχνευση των λεγόμενων βαρυτικών κυμάτων, ας ρίξουμε μια ματιά σε αυτήν την ανεπιβεβαίωτη πρόβλεψη του Αϊνστάιν, αλλά και τα γιγάντια μηχανήματα που προσπαθούν να τον δικαιώσουν. Κοντολογίς, τα βαρυτικά κύματα είναι ρυτιδώσεις στην ίδια την υφή του χωροχρόνου -κύματα που πηγάζουν από βίαια κοσμικά φαινόμενα και διαδίδονται στο Σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός.

Η ύπαρξή τους είχε προβλεφθεί το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας.  Ο μεγάλος φυσικός είχε υπολογίσει ότι η επιτάχυνση σωμάτων μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που πέφτουν σπειροειδώς το ένα προς το άλλο και τελικά συγκρούονται, πρέπει να δημιουργούν ομόκεντρα κύματα στο χωροχρόνο. Ονομάστηκαν βαρυτικά κύματα (και δεν έχουν καμία σχέση με τα κύματα βαρύτητας της φυσικής ρευστών) επειδή παραμορφώνουν το χωροχρόνο όπως η βαρύτητα. Τα βαρυτικά κύματα, εφόσον υπάρχουν, ουσιαστικά τεντώνουν το χώρο σε μια διάσταση (ας πούμε κατά μήκος) και τον συμπιέζουν σε μια άλλη (ας πούμε κατά πλάτος).

Αυτό είναι το φαινόμενο που προσπαθούν να καταγράψουν οι δύο ανιχνευτές LIGO, ένας στην πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας στη Λουιζιάνα.  Φήμες που πρωτοκυκλοφόρησαν το περασμένο φθινόπωρο, και συνεχίζουν τώρα να σκανδαλίζουν τον ακαδημαϊκό κύκλο, θέλουν τους ερευνητές του LIGΟ να ετοιμάζονται να ανακοινώσουν τη μεγάλη ανακάλυψη. Καθένας από τους δύο ανιχνευτές αποτελείται από δύο σωλήνες τοποθετημένους κάθετα ο ένας στον άλλο, μέσα στους οποίους υπάρχουν δέσμες λέιζερ που μετρούν το μήκος των σωλήνων με εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια.

Τα βαρυτικά κύματα θα γίνονταν θεωρητικά αντιληπτά από μικρές μεταβολές στο μήκος των δύο σωλήνων λόγω της παραμόρφωσης του χώρου. Οι σωλήνες έχουν μήκος 4 χιλιόμετρα, όμως η πειραματική διάταξη μπορεί να μετρά μεταβολές τουλάχιστον 1.000 φορές μικρότερες από τη διάμετρο ενός ατόμου.

Σύμφωνα με τις τελευταίες ανεπιβεβαίωτες αναφορές, οι ερευνητές του LIGO ανίχνευσαν ένα περαστικό βαρυτικό κύμα που δημιουργήθηκε καθώς δύο μακρινές μαύρες τρύπες, η μία με μάζα 29 φορές και η άλλη 36 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου, κινήθηκαν σπειροειδώς η μία προς την άλλη και τελικά συγχωνεύτηκαν.

Το σήμα που έφτασε τελικά στη Γη, κινούμενο με την ταχύτητα του φωτός, φέρεται να καταγράφηκε και από τους δύο ανιχνευτές με τη χρονική διαφορά που θα αντιστοιχούσε στην απόσταση που χωρίζει τα δύο συστήματα.

Οι φήμες ξεκίνησαν λίγο μετά την αναβάθμιση των ανιχνευτών LIGO, έπειτα από μια δεκαετία άκαρπης αναζήτησης. Ισχυρότερα λέιζερ και νέα οπτικά θεωρητικά επιτρέπουν τώρα την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από απόσταση περίπου 88 εκατομμυρίων ετών φωτός. Τελικός στόχος είναι η αύξηση αυτής της απόστασης στα 650 εκατομμύρια έτη φωτός -αυτό σημαίνει ότι οι ανιχνευτές θα μπορούν να σαρώνουν μια σφαίρα στο Διάστημα 1.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι η αρχική μορφή των συστημάτων.

Οι εργασίες αναβάθμισης, για τις οποίες χρειάστηκαν πέντε χρόνια και 200 εκατ. δολάρια, περιλάμβαναν μεταξύ άλλων τη βελτίωση των συστημάτων απόσβεσης κραδασμών -οι ανιχνευτές επηρεάζονται ακόμα και από τρένα που περνούν σε απόσταση χιλιομέτρων ή ακόμα και το γδούπο ενός δέντρου που πέφτει. Στην Ευρώπη λειτουργούν στο μεταξύ οι ανιχνευτές GEO600 και Virgo, ενώ ανάλογο ερευνητικό πρόγραμμα, με την ονομασία Indigo, ανακοίνωσε και η Ινδία.

Η ανίχνευση του ίδιου σήματος από ανιχνευτές σε διαφορετικές ηπείρους θα επέτρεπε στους ερευνητές να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την προέλευση των φευγαλέων κυμάτων. Τον Μάρτιο του 2014, διεθνής ερευνητική ομάδα προκάλεσε σάλο όταν ανακοίνωσε ότι εντόπισε ίχνη μιας ιδιαίτερης κατηγορίας βαρυτικών κυμάτων, τα οποία πρέπει να εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μελέτη όμως τέθηκε υπό αμφισβήτηση, και ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων παραμένει ανεπιβεβαίωτη.

Όταν ρωτήθηκε γιατί έστειλε ένα email σε ολόκληρο το τμήμα του, o Burgess είπε στο Science ότι ήθελε να μοιραστεί τον ενθουσιασμό του για την είδηση με τους μαθητές του, ειδικότερα. "Είναι ένα από εκείνα τα μεγάλα γεγονότα, όπου οι μαθητές μπορούν να έχουν βαρεθεί στην τάξη, αλλά μπορούν να διεγερθούν από αυτό», είπε.
Φαίνεται ότι θα πρέπει να γνωρίζουμε με βεβαιότητα από την επόμενη εβδομάδα, αν οι φήμες είναι αληθινές. Ή ίσως το LIGO είναι τρολάρει  και θα ανακοινώσει ένα μηδενικό αποτέλεσμα.
Η ανακάλυψη θα ανακοινωθεί στο περιοδικό Nature στις 11 Φεβρουαρίου.
8/2/2016

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου