Pe urmele undelor gravitationale?

vineri, 27 octombrie 2017

Inchipuite de Einstein in Teoria Relativitatii Generale, dar despre care afirma ca nu vor putea fi niciodata masurate, undele gravitationale au fost de curand detectate si chiar masurate. Pentru asta, trei fizicieni au fost rasplatiti cu Premiul Nobel pentru Fizica la inceputul lunii octombrie, dupa cum transmite Agerpres.

 Povestea a „explodat” in 2016, adica dupa exact 100 de ani de la previziunea lui Albert Einstein, in momentul in care o echipa de astrofizicieni anunta descoperirea misterioaselor unde gravitationale. Ce sunt aceste unde gravitationale? Oamenii de stiinta le-au definit drept „o fluctuatie in curbura spatiu-timp care se propaga ca o unda. Radiatia gravitationala apare atunci cand unde gravitationale sunt emise dintr-un obiect sau de un sistem de obiecte care graviteaza. Anuntul din 2016 a fost precedat de cercetari mai vechi, mai exact din martie 2014, cand o echipa de astronomi din cadrul Centrului pentru Astrofizica Harvard-Smithsonian a sustinut ca a detectat undele gravitationale asociate inflatiei cosmice ca modele distincte in radiatia cosmica de fond.

 Doi ani mai tarziu, pe 11 februarie 2016, Observatorul interferometru laser de unde gravitationale (LIGO) a anuntat ca a reusit sa detecteze unde gravitationale, asta dupa ce un studiu publicat in Physical Review Letters, dezvaluia faptul ca „in data de 14 septembrie 2015, la ora 09:50:45 UTC, LIGO a detectat un semnal provocat de coliziunea a doua gauri negre in urma cu aproximativ 1,3 miliarde ani”. Doua lucruri ar fi de remarcat: mai intai ca gaurile negre de fapt nu exista, cum a demonstrat un astrofizician indian in urma cu mai multi ani, fapt acceptat intr-un final si de Stephen Hawking, „parintele” conceptului de „gaura neagra”, si apoi pomenirea unui eveniment care s-a petrecut intr-o perioada care produce perplexitate: 1,3 miliarde de ani (?).

Daca am fi in mijlocul unor unde

 Plecand de la analogia fizica a unei plimbari cu barca pe un lac linistit, cand se poate observa fara efort ca pe suprafata apei se formeaza mici valuri (unde) care ne insotesc pe directia de deplasare, Einstein spunea ca „acelasi lucru se intampla atunci cand obiectele grele se deplaseaza prin spatiu-timp”. In Teoria Generala a Relativitatii, Einstein explica faptul ca „spatiul nu este un vid, asa cum se credea, ci mai degraba un material sau o tesatura cu patru dimensiuni ce poate fi trasa sau impinsa de obiectele cosmice care se deplaseaza prin ea. Aceste distorsiuni generate in spatiu-timp sunt adevarata cauza a atractiei gravitationale”.

 Pentru a demonstra ideea de gravitatie si de undele generate de ea, se face un experiment fizic simplu: se intinde o plasa de cauciuc in aer, fixata pe patru stalpi. In momentul in care aruncam pe plasa un obiect greu, o bila de popice, se observa cum aceasta genereaza o adancitura la mijloc. Daca apoi aruncam pe plasa si o bila de biliard, mult mai usoara, se observa cum ea va fi atrasa spre adancitura formata de bila mai grea si va „cadea” spre aceasta. Asta se intampla in cazul unui experiment fizic pe Pamant. Dar in Univers lucrurile stau la fel? Analogia cu plasa de cauciuc nu este chiar una exacta, ea ne ajuta doar sa ne imaginam cum ar functiona relatiile gravitationale dintre obiectele cosmice mari in spatiul cosmic. Asadar vorbim despre imaginatie si nu despre evenimente reale petrecute in Cosmos. Supozitiile „literaro-stiintifice” ii conduc pe fizicieni la ideea ca „orice obiect care se misca prin aceasta „substanta” spatiu-timp genereaza unde sau valuri in jurul sau. Valurile create de corpurile mai putin masive dispar relativ mai repede. Doar obiectele cosmice supermasive, asa cum sunt gaurile negre sau stelele neutronice pot genera astfel de valuri suficient de puternice pentru a putea fi observate cu ajutorul sistemelor de detectie de pe Pamant”. De aceea, anuntul din 2016 se referea la unde gravitationale produse de coliziunea a doua „gauri negre”,

Un Nobel pentru linistea noastra

 Nu e de mirare ca la inceputul lunii octombrie, Premiul Nobel pentru Fizica a fost atribuit tocmai pentru detectarea undelor gravitationale, precum si pentru conceperea si perfectionarea detectoarelor de unde gravitationale LIGO (SUA) si VIRGO (Italia), adica tocmai pentru ceea ce Einstein respingea drept imposibil. Premiul este impartit intre fizicianul german Rainer Weiss, care primeste jumatate din premiu, in timp ce cealalta jumatate le revine cercetatorilor americani Barry C. Barish si Kip S Thorne. Chiar daca semnalul detectat de LIGO a fost extrem de slab, descoperirea undelor gravitationale „a anuntat zorii unei noi ere a astrofizicii... reprezentand o modalitate complet noua de a observa si analiza unele dintre cele mai violente evenimente din Univers si de a ne testa propriile limite de intelegere a lumii inconjuratoare” dupa cum isi argumenta alegerea Comitetul Nobel.

 Prima detectare a undelor gravitationale de LIGO a fost reconfirmata pana in prezent de alte trei observatii, ultima dintre ele avand loc pe 14 august in acest an si a fost pentru prima oara cand ambele detectoare, LIGO si VIRGO, au observat undele gravitationale simultan.

 Proiectul LIGO dispune de doua observatoare amplasate in Louisiana si Washington, fiind o colaborare la care participa peste 1.000 de cercetatori din 20 de tari. La jumatatea anilor ’70, laureatul Nobel de azi, Rainer Weiss, „trecuse deja in revista posibilele surse de zgomot de fundal care ar fi putut perturba masuratorile pentru detectarea undelor gravitationale si concepuse un sistem pentru identificarea acestor unde, un interferometru cu laser, care sa nu fie influentat de zgomotul de fundal”.

 Dovezile concrete ale existentei undelor gravitationale deschid o noua era pentru discipline precum fizica sau astronomia. „Tinand cont de faptul ca undele gravitationale nu interactioneaza direct cu materia (spre deosebire de radiatia electromagnetica, spre exemplu), ele se propaga prin Univers nestingherite si pot oferi o imagine de ansamblu asupra intregului cosmos”, declara echipa LIGO.

GEORGE CUSNARENCU