Početkom 2016. godine međunarodna suradnja fizičara prvi je put u povijesti čovječanstva registrirala gravitacijske valove. Valovi su generirani spajanjem dviju crnih rupa i otkriveni su pomoću posebnog detektora-interferometra LIGO, koji se nalazi u Sjedinjenim Državama. Što su gravitacijski valovi, zašto je trebalo stoljeće da ih otkrijemo i koja je uloga ruskih znanstvenika u tome? Šef Astronomskog opservatorija ISU, znanstveni direktor Irkutskog planetarija Sergej Yazev rekao je o tome "Oblastnoj".
- Prije stotinu godina Albert Einstein dovršio je svoj rad na općoj teoriji relativnosti. Teorija, nova u to vrijeme, dopuštala je postojanje takozvanih gravitacijskih valova, koji se javljaju neprestano i svugdje. Jednostavan primjer: mašemo rukom, gravitacijski valovi razilaze se od ruke. Ali gravitacija je najslabija sila u prirodi, a za fiksiranje gravitacijskih valova potrebna su dva čimbenika. Prvo, mora postojati neki snažni događaj u koji su uključene gigantske mase, na primjer, stapanje zvijezda međusobno, pad jedne zvijezde na drugu ili nešto slično. I drugo, trebamo nevjerojatno osjetljivu opremu koja bi snimala signal s ovog događaja na Zemlji.
Ideja o tome kako registrirati gravitacijske valove postoji već desetljećima. Fizičari su savršeno razumjeli što treba učiniti, ali potrebne tehnologije jednostavno dugo nisu postojale. Američki detektor LIGO interferometar, koji je detektirao signale gravitacijskog vala, zamišljen je davne 1992. godine. Fizičari dugo vremena nisu mogli ništa popraviti, jer instalacija nije imala osjetljivosti. Činjenica je da su gravitacijski valovi zapravo vibracije određenog entiteta, koje fizičari nazivaju "prostor-vrijeme". To znači, na primjer, da udaljenost između dva elementa instalacije može početi varirati, jer sam prostor mijenja svoja svojstva. Ispostavilo se da je potrebna osjetljivost uređaja izvan granica stvarne percepcije - amplituda oscilacija trebala bi biti oko 10 tisuća puta manja,nego veličina atomske jezgre. Ovo je fantastična točnost. Prošle godine instalacija je modernizirana, nakon čega je iz dubina Svemira bilo moguće snimiti signal o izuzetno moćnom događaju - spajanju dviju crnih rupa. Dogodilo se to prije milijardu tristo milijuna godina, a tek 14. rujna prošle godine njegovi su odjeci dospjeli na Zemlju. Zahvaljujući istodobno snimljenom rafalnom gama zračenju postalo je jasno da se ne radi o slučajnom šumu. Stručnjaci su vrlo dugo provjeravali rezultat i tek su u veljači riskirali obavijestiti svijet da je došlo do velikog otkrića.i tek 14. rujna prošle godine njeni odjeci stigli su do Zemlje. Zahvaljujući istodobno snimljenom rafalnom gama zračenju postalo je jasno da se ne radi o slučajnom šumu. Stručnjaci vrlo dugo provjeravaju rezultat i tek su u veljači riskirali obavijestiti svijet da je došlo do velikog otkrića.i tek 14. rujna prošle godine njegovi odjeci dopirali su do Zemlje. Zahvaljujući istodobno snimljenom rafalnom zračenju postalo je jasno da se ne radi o slučajnom šumu. Stručnjaci vrlo dugo provjeravaju rezultat i tek su u veljači riskirali obavijestiti svijet da je došlo do velikog otkrića.
Sergey Arturovich, kakav je značaj otkrića gravitacijskih valova za znanost?
- Gravitacijski valovi prolaze kroz sve. To znači da ćemo dobiti novu vrstu informacija o fizičkim procesima. Tijekom događaja od 14. rujna, tri mase Sunca, kada su se spojile dvije crne rupe, pretvorile su se u energiju gravitacijskih valova. Ovo je čudovišna energija, pa smo čak i na udaljenosti od milijardu tristo milijuna svjetlosnih godina osjetili ovaj događaj. Zamislite: drhtaj svemira koji se proširio cijelim svemirom.
Važno je napomenuti da je nekoliko drugih otkrića došlo istovremeno s registracijom gravitacijskih valova. Prvo su prikupljeni dokazi o postojanju crnih rupa. Astronomi i astrofizičari u to nisu sumnjali, ali neki su teoretski fizičari donedavno negirali postojanje takvih predmeta. Drugo, potvrđeno je da gravitacijski valovi putuju brzinom svjetlosti, što je bilo predviđeno u općoj relativnosti.
Mora se reći još jedno otkriće. Postoji takav koncept "horizonta događaja crne rupe". Dvije rupe stopile su se jedna s drugom, horizont događaja poprimio je određeni složeni oblik i oscilirao. Rezultat je ljuska, ispod koje već postoji crna rupa, ali još nije vani. Ovaj je učinak - dinamika horizonta događaja - prvi put zabilježen tijekom promatranja, iako nitko nije očekivao takvo otkriće.
Jesu li ruski znanstvenici sudjelovali u eksperimentu za registraciju gravitacijskih valova?
Promotivni video:
- Detektor-interferometar je američki, ali iskustvo je pružio međunarodni tim, u kojem su bili ruski stručnjaci. Instalacija je sama uhvatila gravitacijske valove, ali bilo je potrebno razumjeti odakle dolaze, koji su ih događaji uzrokovali. Dakle, za to je program koristio teleskope iz cijelog svijeta, uključujući rusku mrežu teleskopa "MASTER". Međutim, izvor valova još je uvijek bilo moguće utvrditi uz pomoć strane tehnologije.
Mnogi teorijski temelji eksperimenta provedenog u Sjedinjenim Državama stvoreni su u Rusiji. U našoj zemlji jedan od pionira potrage za gravitacijskim valovima bio je poznati fizičar, zaposlenik Moskovskog državnog sveučilišta Vladimir Braginsky.
Moskovski astrofizičar, voditelj MASTER projekta, Vladimir Lipunov, zajedno sa svojim kolegama, još je 1992. godine objavio članak u kojem je rečeno da će prvi događaj za popravljanje gravitacijskih valova biti upravo spajanje crnih rupa. Osim toga, poznato je da su ruski znanstvenici pridonijeli razvoju dizajna detektora-interferometra. Općenito, oko tisuću ljudi, na ovaj ili onaj način, sudjelovalo je u projektu, a ruski fizičari dali su svoj doprinos zajedničkoj stvari.
Može li se otkriće gravitacijskih valova kvalificirati za Nobelovu nagradu za fiziku?
- Općenito, otkriće gravitacijskih valova događaj je Nobelove klase. U većini slučajeva otkrića se dogode neočekivano. No, u posljednjih nekoliko godina postojale su dvije iznimke gdje su se otkrića predviđala i koja su se i dogodila. Govorimo o Higgsovom bozonu, na čije se otkriće čekalo nekoliko desetljeća, i gravitacijskim valovima kojima je trebalo sto godina za potvrdu. Svi su ti događaji bili predviđeni teoretski, u oba slučaja teorija se pokazala točnom i potvrđena promatranjima. 2013. godine glavnu nagradu iz fizike dobili su François Engler i Peter Higgs. Mislim da će Nobelova nagrada biti dodijeljena i za otkriće gravitacijskih valova.
