La începutul anului 2016, o colaborare internațională de fizicieni a înregistrat unde gravitaționale pentru prima dată în istoria omenirii. Undele au fost generate de fuziunea a două găuri negre și au fost detectate folosind un detector-interferometru special LIGO, care se află în Statele Unite. Ce sunt undele gravitaționale, de ce a fost nevoie de un secol pentru a le descoperi și care este rolul oamenilor de știință ruși în acest sens? Șeful Observatorului Astronomic al ISU, directorul științific al Planetariului Irkutsk, Serghei Yazev, a spus despre asta „Oblastnaya”.
- Acum o sută de ani, Albert Einstein și-a finalizat lucrarea cu privire la teoria generală a relativității. Teoria, nouă la acea vreme, a permis existența așa-numitelor unde gravitaționale, care apar constant și peste tot. Un exemplu simplu: ne fluturăm mâna, undele gravitaționale diferă de la mână. Dar gravitația este cea mai slabă forță din natură și sunt necesari doi factori pentru fixarea undelor gravitaționale. În primul rând, trebuie să existe un eveniment puternic în care sunt implicate mase gigantice, de exemplu, fuzionarea stelelor între ele, căderea unei stele pe alta sau ceva similar. Și în al doilea rând, avem nevoie de echipamente incredibil de sensibile care să înregistreze semnalul de la acest eveniment pe Pământ.
Ideea de a înregistra undele gravitaționale există de zeci de ani. Fizicienii au înțeles perfect ce trebuie făcut, dar tehnologiile necesare pur și simplu nu au existat de mult timp. Detectorul de interferometru LIGO din SUA, care a detectat semnale de undă gravitațională, a fost conceput în 1992. Multă vreme fizicienii nu au reușit să remedieze nimic, deoarece instalația nu avea sensibilitate. Faptul este că undele gravitaționale sunt, de fapt, vibrații ale unei anumite entități, pe care fizicienii o numesc „spațiu-timp”. Aceasta înseamnă, de exemplu, că distanța dintre două elemente ale instalației poate începe să fluctueze, deoarece spațiul în sine își schimbă proprietățile. S-a dovedit că sensibilitatea necesară a dispozitivului depășește limitele percepției reale - amplitudinea oscilațiilor ar trebui să fie de aproximativ 10 mii de ori mai mică,decât dimensiunea nucleului atomic. Aceasta este o precizie fantastică. Anul trecut, instalația a fost modernizată, după care a fost posibil să se înregistreze un semnal din adâncurile Universului despre un eveniment extrem de puternic - fuziunea a două găuri negre. S-a întâmplat acum un miliard trei sute de milioane de ani și abia pe 14 septembrie anul trecut ecourile sale au ajuns pe Pământ. Datorită exploziei de raze gamma înregistrate simultan, a devenit clar că acesta nu este zgomot aleatoriu. Experții verifică rezultatul de foarte mult timp și abia în februarie au riscat să informeze lumea că a fost făcută o mare descoperire.și abia pe 14 septembrie anul trecut ecourile sale au ajuns pe Pământ. Datorită exploziei de raze gamma înregistrate simultan, a devenit clar că acesta nu este zgomot aleatoriu. Experții verifică rezultatul de foarte mult timp și abia în februarie au riscat să informeze lumea că a fost făcută o mare descoperire.și abia pe 14 septembrie anul trecut ecourile sale au ajuns pe Pământ. Datorită exploziei de raze gamma înregistrate simultan, a devenit clar că acesta nu este zgomot aleatoriu. Experții au verificat rezultatul pentru o perioadă foarte lungă de timp și abia în februarie au riscat să anunțe lumea că s-a făcut o mare descoperire.
Serghei Arturovici, care este semnificația descoperirii undelor gravitaționale pentru știință?
- Undele gravitaționale trec prin orice. Aceasta înseamnă că vom primi un nou tip de informații despre procesele fizice. În timpul evenimentului din 14 septembrie, cele trei mase ale Soarelui, când două găuri negre au fuzionat, s-au transformat în energia undelor gravitaționale. Aceasta este o energie monstruoasă, așa că chiar și la o distanță de un miliard trei sute de milioane de ani lumină, am simțit acest eveniment. Imaginați-vă: un tremur de spațiu care s-a răspândit în tot universul.
Este important de reținut că alte câteva descoperiri au fost făcute simultan cu înregistrarea undelor gravitaționale. În primul rând, s-au obținut dovezi ale existenței găurilor negre. Astronomii și astrofizicienii nu s-au îndoit de acest lucru, dar unii fizicieni teoretici au negat până de curând existența unor astfel de obiecte. În al doilea rând, s-a confirmat că undele gravitaționale călătoresc cu viteza luminii, ceea ce a fost prezis în relativitatea generală.
Trebuie spus încă o descoperire. Există un astfel de concept „orizont de evenimente cu gaură neagră”. Două găuri s-au contopit, orizontul evenimentelor a luat o anumită formă complexă și a fluctuat. Rezultatul este o coajă, sub care există deja o gaură neagră, dar încă nu afară. Acest efect - dinamica orizontului evenimentelor - a fost înregistrat pentru prima dată în timpul observațiilor, deși nimeni nu se aștepta la acest tip de descoperire.
Au participat oamenii de știință ruși la un experiment de înregistrare a undelor gravitaționale?
Video promotional:
- Detectorul-interferometru este american, dar experiența a fost oferită de o echipă internațională, care a inclus specialiști ruși. Instalația a prins ele însele undele gravitaționale, dar a fost necesar să înțelegem de unde provin, ce eveniment le-a cauzat. Deci, pentru aceasta, programul a folosit telescoape din întreaga lume, inclusiv rețeaua rusă de telescoape MASTER. Cu toate acestea, era încă posibil să se determine sursa valurilor cu ajutorul tehnologiei străine.
Multe dintre bazele teoretice ale experimentului efectuat în Statele Unite au fost create în Rusia. La noi, unul dintre pionierii căutării undelor gravitaționale a fost celebrul fizician, angajat al Universității de Stat din Moscova, Vladimir Braginsky.
Astrofizicianul din Moscova, șeful proiectului MASTER, Vladimir Lipunov, împreună cu colegii săi, a publicat în 1992 un articol în care se spunea că primul eveniment pentru fixarea undelor gravitaționale ar fi tocmai fuziunea găurilor negre. În plus, se știe că oamenii de știință ruși au contribuit la dezvoltarea proiectării detectorului-interferometru. În general, aproximativ o mie de oameni, într-un fel sau altul, au luat parte la proiect, iar fizicienii ruși și-au adus contribuția la cauza comună.
Descoperirea undelor gravitaționale se poate califica pentru Premiul Nobel pentru fizică?
- În general, descoperirea undelor gravitaționale este un eveniment de clasă Nobel. În majoritatea cazurilor, descoperirile se întâmplă în mod neașteptat. Dar în ultimii ani, au existat două excepții în care descoperirile au fost prezise și s-au întâmplat. Vorbim despre bosonul Higgs, a cărui descoperire aștepta de câteva decenii și despre undele gravitaționale, care au durat o sută de ani pentru a fi confirmate. Toate aceste evenimente au fost prezise teoretic, în ambele cazuri teoria s-a dovedit a fi corectă și confirmată prin observații. În 2013, premiul cel mai mare la fizică a revenit lui François Engler și Peter Higgs. Cred că premiul Nobel va fi acordat și pentru descoperirea undelor gravitaționale.
