|
 Επιστήμονες στο παρατηρητήριο LIGO
στο Livingston της Λουιζιάνας, που φαίνεται εδώ σε μια αεροφωτογραφία,
ψάχνουν για αποδείξεις της ύπαρξης των κυμάτων της βαρύτητας.
Ο αγώνας γίνεται για να ανιχνευθούν κυματισμοί από τα πιο
μεγάλα
γεγονότα στον Κόσμο: αντικείμενα εξαιρετικά πυκνά που περιστρέφονται ή
είναι σε τροχιά ή που εκρήγνυνται ή που συγκρούονται, όπως είναι οι μαύρες
τρύπες και τα αστέρια νετρονίων.
Το 1918, ο Αλβέρτος Αϊνστάιν πρόβλεψε ότι αυτά τα κοσμικά γεγονότα θα
ακτινοβολούσαν την διαστρέβλωση του χώρου και του χρόνου:
τα κύματα της βαρύτητας. Αφού ξοδεύτηκαν εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια για να τα ανιχνεύσουν, οι επιστήμονες
βρίσκονται μπροστά στο κενό.
Αλλά μην διαγράψετε ακόμα το κυνήγι τους. Οι φυσικοί σε παγκόσμιο επίπεδο
έχουν φτιάξει μεγάλης ακρίβειας τεράστιες και ακριβές μηχανές, για να
κόψουν τον παρασιτικό θόρυβο με φίλτρα, έτσι ώστε να μπορούν να παρατηρήσουν τις
μοναδικές υπογραφές ενός κύματος της βαρύτητας. Πριν τελειώσει αυτή η δεκαετία, θεωρούν ότι θα καταγράψουν την συντριβή
δύο συγκρουόμενων
μαύρων οπών ή το παλλόμενο βόμβο ενός πάλσαρ -- μια ανακάλυψη που θα έκανε
μπαμ σε όλο τον επιστημονικό κόσμο.
"Λέω στους σπουδαστές μου ότι είναι τυχεροί", λέει ο Rana Adhikari,
κύριος ερευνητής στο Παρατηρητήριο Κυμάτων Βαρύτητας με Συβολόμετρο Λέιζερ
των Caltech-MIT. "Βρίσκονται στο σωστό χρόνο προτού να δούμε κάτι."
Η πρώτη συγκεκριμένη απόδειξη ότι τα κύματα βαρύτητας υπάρχουν όχι μόνο
θα ελέγξει μια βασική αρχή της θεωρίας της σχετικότητας, αλλά θα προσφέρει
μια
πρωτοφανή ματιά στις μυστήριες ζωές των μαύρων οπών, των
άστρων νετρονίων, των άστρων με κουάρκ
(εάν όντως αυτά τα αμφισβητούμενα αντικείμενα υπάρχουν), των κοσμικών
χορδών
(επίσης αμφισβητούμενων) και πιθανώς άλλων αλλά ακόμα άγνωστων θησαυρών.
Οι επιστήμονες πολλές δεκαετίες τώρα περιμένουν
υπομονετικά, φτάνοντας σε αδιέξοδα επανειλημμένως, αλλά δημιουργώντας όλο και περισσότερα
ισχυρά εργαλεία.
Το σύνολο DIY ακόμη να λειτουργήσει, κι ένας ειδικός στο
πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στο Dartmouth έχει δέσει με σπάγκο μαζί οκτώ
Sony PlayStation 3s για να φτιάξει έναν υπερυπολογιστή προς
μια αναζήτηση των κυμάτων βαρύτητας.
Άλλες ομάδες σχετικά με το κυνήγι των κυμάτων βαρύτητας έχουν αφήσει
αποσυνδεδεμένες πολύ
μεγαλύτερες μηχανές. Ο Stefano Foffa του πανεπιστημίου της Γενεύης είναι
μέλος μιας κορυφαίας ομάδας ανίχνευσης κυμάτων βαρύτητας, η οποία
περιλαμβάνει 33 άλλους επιστήμονες από την Ελβετία και την Ιταλία.
Υπέβαλαν πρόσφατα μια έκθεση στην επιθεώρηση Classical and
Quantum Gravity
απαριθμώντας τις χρονοβόρες και άκαρπες προσπάθειές τους στην παρατήρηση
μικροσκοπικών βαρυτικών έλξεων και διαστρεβλώσεων στον Explorer, μια
υπέρψυχρη, μήκους 3 μέτρων αλουμινένια μπάρα στο εργαστήριο
της φυσικής σωματιδίων στο CERN στην Ελβετία.
Ο Explorer είναι ειδικά συντονισμένος για να αισθανθεί τα περιστρεφόμενα
αστέρια νετρονίων, ή πάλασαρ, αναφέρει ο Foffa.
Αυτός και οι συνάδελφοι του υπολογίζουν ότι περίπου 200.000 από αυτά τα
γρήγορα περιστρεφόμενα υπέρπυκνα αντικείμενο -- τόσο πυκνά που ένα
κουταλάκι από αυτή την ύλη ζυγίζει τόσο όσο όλοι οι άνθρωποι --
είναι διασκορπισμένα σ' όλο τον Γαλαξία μας.
Αλλά ο θερμικός θόρυβος ακόμη και των πιο ψυχρών ατόμων είναι
μεγαλύτερος από το στιγμιαίο οξύ ήχο, που θα δοκίμαζαν
τα άτομα της μπάρας όταν θα αντιλαμβάνονταν ένα διερχόμενο κύμα βαρύτητας. Έτσι η ομάδα
των εξερευνητών
πρέπει να χρησιμοποιήσει ευαίσθητα υπεραγωγικά κυκλώματα για να απομονώσει ένα
τέτοι σήμα. Είναι μια τέχνη που ακόμα τελειοποιούν.
Το LIGO, το παρατηρητήριο των Caltech-MIT, είναι ένα ακόμα μεγαλύτερο και πιο
φιλόδοξο πρόγραμμα από τον Explorer. Για κάποιον που το βλέπει από ψηλά,
το LIGO
μοιάζει με μια ατελή σωλήνωση πετρελαίου, με δύο
μακρούς σωλήνες 4 χιλιομέτρων περίπου, σε κάθετες κατευθύνσεις, να
εξέρχονται από ένα κεντρικό κτήριο.
Οι σωλήνες (ένας στο Livingston της Λουιζιάνας, και ο στο Ρίτσμοντ της
Ουάσιγκτον), περιέχουν ευαίσθητα οπτικά όργανα, στα οποία το φως από το λέιζερ
αναπηδά πέρα δώθε 100 φορές, και κατόπιν συνδυάζονται, επιτρέποντας
στους φυσικούς να συγκρίνουν τις δύο ακτίνες για να ελέγξουν το χωρόχρονο
μέσω του οποίου ταξίδεψε το φως (να δουν αν παραμορφώθηκε δηλαδή).
Πολλές φορές οι επιστήμονες βλέπουν κάποια σχήματα συμβολής από τις ακτίνες λέιζερ
του LIGO που δείχνουν ότι 'κάτι' συμβαίνει. Εάν το ίδιο συμβεί και στους
ανιχνευτές του LIGO της Λουιζιάνας και της Ουάσιγκτον, και κανένας σεισμός δεν
μπορεί να εξηγήσει αυτή την ανωμαλία, τότε μπορεί να οφείλεται σε ένα κύμα
βαρύτητας. Θα είναι μια στιγμή που κόστισε εκατομμύρια δολάρια
αλλά δεν έχει συμβεί μέχρι τώρα.
Το LIGO έχει παραγάγει μέχρι τώρα βουνά από στοιχεία δεδομένου ότι
άρχισε να λειτουργεί το 2002. Ένα δημοφιλές πρόγραμμα υπολογισμού, το Einstein@Home, κοσκινίζει
τις βάσεις δεδομένων για να ελέγξει
για τα σήματα που μπορεί να έχουν χαθεί.
Οι μαύρες τρύπες που συγχωνεύονται, που διαφορετικά θα ήσαν αόρατες, είναι
οι αρχικοί στόχοι για τους ανιχνευτές όπως ο Explorer και ο LIGO,
βεβαιώνει ο Adhikari.
Πριν ένα χρόνο, εντούτοις, βρέθηκε η περίπλοκη ηχώ μιας σύγκρουσης
δύο μαύρων οπών αλλά ήταν τόσο περίπλοκα τα μαθηματικά για τους
επιστήμονες, που δεν μπορούσαν να επιβεβαιώσουν τίποτα. Αλλά το 2006 τρεις χωριστές
ομάδες έσπασαν τον υπολογιστικό κώδικα για να υπολογίσουν τον απόηχο των
βαρυτικών κυμάτων, που θα δημιουργούσαν οι συγχωνευμένες μαύρες τρύπες.
Και τώρα οι επιστήμονες του LIGO έχουν αρχίσει να ψάχνουν στα στοιχεία τους για αυτήν την
υπογραφή των κυμάτων βαρύτητας. Εντούτοις, εάν οι επιστήμονες συνεχίσουν να μην
ανιχνεύουν τίποτα, οι θεωρίες του Αϊνστάιν μπορεί να
χρειάζονται τροποποίηση.
"Εάν δεν δούμε τίποτα σε τέσσερα χρόνια", τονίζει ο Foffa, "τότε θα
είναι η εποχή για να αρχίσουμε την τροποποίηση." |
