Fale grawitacyjne na nagrodę Nobla z fizyki

Amerykańscy fizycy Rainer Weiss oraz Kip Thorne i Barry Barish z LIGO/VIRGO Collaboration otrzymali nagrodę Nobla z fizyki. Królewska Szwedzka Akademia Nauk nagrodziła ich za wykrycie i zarejestrowanie fal grawitacyjnych. W tym odkryciu brali udział Polacy – uczeni z grupy POLGRAW, którą kieruje prof. Andrzej Królak z Instytutu Matematycznego Polskiej Akademii Nauk.

Przypominamy, że uczonym, który już w latach 50. XX w. podał argumenty przemawiające za istnieniem fal grawitacyjnych i możliwością ich detekcji jest prof. Andrzej Trautman – członek PAN, emerytowany obecnie profesor Uniwersytetu Warszawskiego. W swojej pracy badawczej zajmował się m.in. ogólną teorią względności czy pracami z zakresu fizyki matematycznej. Zwrócił też uwagę na związki między własnościami fal grawitacyjnych i przenoszeniem przez nie informacji.

O nagrodzie Nobla z fizyki za odkrycie fal grawitacyjnych i niedocenionych zasługach prof. Andrzeja Trautmana mówi w TOK FM prof. Krzysztof Meissner z UW.

„To jedno z największych odkryć tego stulecia – pisze w Gazecie Wyborczej Piotr Cieśliński. – Istnienie tych fal przewidziała już sto lat temu teoria Alberta Einsteina." Laureaci podzielą między siebie 9 mln koron. Kip Thorne i Barry Barish to emerytowani profesorowie Caltech w Kalifornii, a Rainer Weiss jest emerytowanym profesorem MIT w stanie Massachusetts.

Wszyscy trzej byli pomysłodawcami i siłą napędową projektu Ligo, dzięki któremu we wrześniu 2015 roku po raz pierwszy w dziejach zostały zarejestrowane na Ziemi fale grawitacyjne.Od tej pory detektory Ligo (a ostatnio także europejskiego Virgo) już cztery razy zanotowały przejście fal grawitacyjnych, które zakołysały Ziemią.

Tegoroczni laureaci dali początek nowej dziedzinie badań, którą można śmiało nazwać sejsmologią kosmiczną, bo fale grawitacyjne są odpowiednikiem ziemskich fal sejsmicznych. Tyle że nie są to drgania skał, lecz samej czasoprzestrzeni, w której wszystko, co istnieje - promieniowanie, materia, w tym my sami - jest zanurzone.

Zgodnie bowiem z teorią Alberta Einsteina masywne obiekty mogą wzbudzać fale, które marszczą czasoprzestrzeń niczym kamień wrzucony w wodę.

To dzięki uporowi tegorocznych noblistów detektory fal grawitacyjnych Ligo zostały wybudowane, a projekt zyskał wsparcie z funduszy federalnych w USA. Było to w czasach, gdy niewielu fizyków wierzyło w to, że można te fale wykryć.

Pomysł polowania na fale grawitacyjne narodził się w 1975 roku, kiedy Thorne i Weiss dzielili jeden pokój w hotelu podczas jednej z konferencji. Obaj potem na swoich uczelniach zaczęli planować szczegóły. Thorne ściągnął do współpracy na Caltech Ronalda Drevera ze Szkocji, który wymyślił, by do mierzenia deformacji czasoprzestrzeni wykorzystać światło lasera odbijające się między zwierciadłami. Na początku lat 80. amerykańska Narodowa Fundacja Nauki zgodziła się finansować ich programy detekcji fal grawitacyjnych, ale skłoniła fizyków, by połączyli swoje siły.

Thorne, Weiss i Drever już wspólnie podali przepis, jak zbudować detektory. Oszacowali źródła możliwych szumów sejsmicznych, termicznych i kwantowych i dowiedli, że można je wszystkie okiełznać, tak że uda się spoza szumu dostrzec sygnał fal grawitacyjnych, choć trzeba będzie zmierzyć względne zmiany długości ramion detektora o niewiarygodnie małej wartości (trylionowej części metra).

Okazało się, że mieli rację, choć rozwój koniecznej technologii zajął dużo więcej czasu, niż wtedy przewidywali. Na początku lat 90. Barry Barish przekuł ich futurystyczny pomysł w rzeczywistość - stworzył wielki zespół naukowców Ligo, nadzorował budowę dwóch detektorów w stanie Waszyngton i Luizjana.

Wszystkich trzech noblistów ostateczne odkrycie we wrześniu 2015 roku zastało już na emeryturze. Thorne, Weiss i Barish są jednak wciąż aktywni naukowo (wciąż też doglądają swojego dziecka - projektu LIGO).

Drever, który od dawna cierpiał na poważną demencję, niestety zmarł w marcu tego roku i nie doczekał werdyktu noblowskiego (będąc kolejnym smutnym potwierdzeniem starej zasady, że aby dostać Nobla trzeba czegoś dokonać w młodości, a potem... dożyć decyzji Komitetu Noblowskiego).

Kip Thorne zasłynął ostatnio jako konsultant hollywoodzkiego hitu "Interstellar", w którym dbał o naukową poprawność. Pod koniec 2015 roku przyjechał do Polski, by na stulecie teorii względności Einsteina wygłosić wykład w Centrum Nauki "Kopernik" oraz na konferencji Polskiego Towarzystwa Relatywistycznego.

Było to w listopadzie, a więc dwa miesiące po tym, gdy LIGO zarejestrował sygnał fal grawitacyjnych, ale naukowcy wciąż sprawę analizowali i trzymali w tajemnicy. Thorne musiał już jednak o tym wiedzieć, nieprzypadkowo tematem jego wykładu były... fale grawitacyjne od zlewających się czarnych dziur.

Prof. Dorota Rosińska z Uniwersytetu Zielonogórskiego, która jest członkiem polskiej grupy badaczy Polgraw i uczestniczyła w analizie wykrytego sygnału, opowiada, że ona także już wtedy wiedziała. I ze zdumieniem obserwowała, jak Kip Thorne na pytania, kiedy Ligo zarejestruje pierwsze fale, z kamienną twarzą odpowiadał, że stanie się to w 2018 r.”

Czytaj także:

"To dopiero początek". Profesor Królak o badaniach nad falami grawitacyjnymi (www.tvn24.pl)

„Fale grawitacyjne zarejestrowane trzeci raz!"

Sieć detektorów LIGO-Virgo otwiera nową erę badań fal grawitacyjnych"

„Einsteina igła w stogu siana” – opublikowaną w magazynie PAN „Academia” 1/2016 rozmowę, w której o pierwszej detekcji fal grawitacyjnych mówią prof. dr hab. Andrzej Królak z Instytutu Matematycznego PAN i dr hab. Michał Bejger z Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN, członkowie grupy POLGRAW

„Teoria Einsteina potwierdzona”

„Fale grawitacyjne – odsłona druga”

„Kopernik w rękach grupy POLGRAW”

Special Breakthrough Prize za fale grawitacyjne

POLGRAW z nagrodą fizyków