LIGO zinātnieki atklāj gravitācijas viļņus, pierāda Albert Einstein Right

Šodien zinātnieki ar lāzera interferometra gravitācijas viļņa observatoriju (LIGO) apstiprināja, ka beidzot ir konstatējuši gravitācijas viļņus, un, to darot, atrisināja 100 gadus veco mīklu, kas apsēsta Albertu Einšteinu. Tas ir viens no svarīgākajiem fiziķu atklājumiem, un tas sola novest pie citu atklāsmju kaskādes.

„Mēs esam atklājuši gravitācijas viļņus,” ceturtdienas paziņojumā LIGO direktors Deivids Reitze sacīja, apstiprinot mēnešu garas baumas, kas cirkulē ap zinātnieku aprindām. „Tas ir patiešām zinātnisks notikums. Un mēs to darījām - mēs nolaidāmies uz mēness.

1916. gadā Einšteins publicēja savu relativitātes teoriju. Starp ļoti daudziem veidiem, kas tai ir būtiska loma mūsdienu fizikas pamatos, teorija paredzēja gravitācijas viļņu esamību: izspiešanas kosmosā, kas virzās uz āru, ko izraisa masas klātbūtne. Tā kā Einšteins bija izvietojis šos ripīļus, viņš nomira, pirms viņš tos faktiski atradis.

Tā kā Einšteina darbs bija sēklīgs, gandrīz viss, ko mēs domājam par gravitāciju, ir atkarīgs no gravitācijas viļņiem. Tas nozīmē, ka līdz mūsdienām lielākā daļa no tā, ko mēs zinājām par smagumu, netika apstiprināti. Tas viss mainās.

Kāpēc tas bija tik ilgs? Gravitācijas viļņi ir tik niecīgi mazi un vāji, ka zinātnieki meklēja signālu, kas ir mērogā līdz -23. Vienmēr ir bijuši sekundāri pierādījumi, taču reāli pierādījumi ir ļoti grūti atrast šajā mērogā, tāpēc LIGO tika apvienota pirms 25 gadiem. Sadarbība starp MIT, Caltech un gandrīz 1000 zinātniekiem 16 valstīs LIGO izveidoja interferometru - četru kilometru garu instrumentu, kas lāzerus novirza uz priekšu ar spoguļiem, lai noteiktu signālus, kas ir tikpat niecīgi kā 1/1000 protons.

LIGO izveidoja divus no šiem īpaši jutīgajiem instrumentiem - vienu Hanfordā, Vašingtonā un citu Livingstonā, Luiziānā - lai pārliecinātos, ka to, ko viņi atklāja, varētu pārbaudīt. Abi instrumenti bija pieejami tiešsaistē 2002. gadā, bet 13 gadus nebija nekā tumsas.

2015. gada 14. septembrī divas dienas pēc jaunizveidoto interferometru darbības uzsākšanas LIGO pētnieki beidzot atrada kaut ko. Kā vēlāk viņi uzzināju, tas bija signāls, ko radīja divi melni caurumi - katrs aptuveni 150 kilometru diametrā un 30 reizes vairāk saules masas. Viņi bija spirālveidīgi viens ar otru aptuveni puse no gaismas ātruma. Viņi sadūrās un apvienojās vienā melnajā caurumā.

Kopējā enerģija, no kuras tika izraidīta sadursme, bija vairāk nekā 50 reižu spēcīgāka nekā visu Visuma zvaigznes.

Reitze uzskata, ka ierakstītie signāli atbilst tam, ko Einšteina teorija šajos apstākļos paredzētu. Tomēr viņš un viņa kolēģi konstatēja, ka dati ir „prātā boggling”.

Signāli ne tikai paliek, kā izskatās gravitācijas viļņi. Tie ilustrē arī apvienošanās notikuma un melno caurumu faktiskās īpašības pirms un pēc sadursmēm. Pēc LIGO zinātnieka Gabriela Gonzaleza domām, notverto signālu viļņu formas liecina, ka apvienotais melnais caurums faktiski ir nedaudz mazāks par sākotnējo divu objektu summu. Turklāt, “šī apvienošanās notika pirms 1,3 miljardiem gadu,” viņa teica: „kad daudzkultūru dzīve šeit uz Zemes sāka izplatīties.”

Gonzalez spēlēja modificētu signāla ierakstu - īsu, putnu čirptu. "Tas ir pirmais no daudzajiem, kas nāk," viņa teica.

Rezultātu sekas nevar pārvērtēt. Atklājums ne tikai liek gadsimtu senam noslēpumam atpūsties - tas paver cilvēkiem iespēju uzzināt vairāk par Visumu, izmantojot unikālu objektīvu. Pirms ceturtdienas astrofizikas speciālisti būtībā bija tikai visuma izpēte caur elektromagnētisko spektru. Kamēr mēs daudz ko esam iemācījušies, ir liels daudzums par zvaigznēm, supernovām, melnajiem caurumiem un citām parādībām, kuras mēs nevaram mācīties, neredzot un mērot gravitācijas viļņus. Zinot, ka mēs beidzot varam klausīties par šiem signāliem, tiek atvērti zinātnieki visai visuma daļai, kas agrāk bija slēgta.

Faktiski LIGO rezultāti efektīvi pierāda melno caurumu esamību.

Iespējams, ka vislielākais intriģējošs, uzsvērts slavenais astrofizicists un LIGO līdzdibinātājs Kip Thorne (ierindots 7. vietā, bet noteikti virzās uz augšu) būs iespēja pētīt to, kas ir pazīstams kā „kosmiskās stīgas”, ko zinātnieki domā, lai izskaidrotu tās paplašināšanos un inflāciju. Visumu kopš Lielā sprādziena.

Citi jautājumi zinātnieki varētu atbildēt ar lielāku gravitācijas viļņu izpēti: cik ātri visums paplašinās? Kas izraisa supernovu? Cik ātri gravitācijas viļņi ceļo salīdzinājumā ar gaismu?

Sākot LIGO “bija liels risks”, teica Valsts zinātnes fonda direktors Francija Cordova. Taču šis risks šodien ir atmaksājies. "Einšteins spīdēs."

Ceturtdienas paziņojums arī radīs lielākas cerības LISA Pathfinder - kosmosa kuģis, kas darbojas kā kosmosa interferometra pārbaude eLISA, un ievērojami apstiprinās projektā ieguldīto naudu un laiku.

Un tas ir tikai sākums. Mēs uzzināsim vairāk par Visumu, nekā mēs varētu būt kādreiz domājuši iespējami, un beidzot varam tuvināties, lai izprastu Visuma izcelsmi un nākotni. „Kas ir patiešām aizraujošs, kas nāk tālāk,” sacīja Reitze.