מדענים LIGO גלה גלים gravitational, להוכיח אלברט איינשטיין נכון

היום, מדענים עם אינטרפרומטריה לייזר Gravitational-Wave Observatory (LIGO) אישרו כי הם מצאו סוף סוף עדויות של גלים כבידה, ובכך, פתרו את הפאזל בן 100 שנה אובססיבי אלברט איינשטיין. זהו אחד התגליות החשובות ביותר שבוצעו אי פעם על ידי הפיזיקאים, והוא מבטיח להוביל מפל של גילויים אחרים.

"זיהינו גלי כבידה", אמר מנהל הלייגו, דייוויד רייטז, בהודעה של יום חמישי, המאשרת שמועות ארוכות שמופצות ברחבי הקהילה המדעית. "זה באמת מונח מדעי. ועשינו את זה - נחתנו על הירח ".

בשנת 1916 פרסם איינשטיין את תורת היחסות שלו. בין הדרכים הרבות שבהן היא משחקת תפקיד מרכזי ביסודה של הפיסיקה המודרנית, תיאוריה זו ניבאה את קיומם של גלי כבידה: אדוות במרחב-זמן הנעות החוצה, הנובעות מנוכחות המסה. לאחר שהניח את קיומו של אדווה זו, מת איינשטיין לפני שמצא אותם.

מכיוון שעבודתו של אינשטיין היתה סתמית, כמעט כל מה שאנו חושבים שאנו מכירים על כוח הכבידה תלוי בקיומם של גלי כבידה. כלומר, עד היום, רוב מה שידענו על כוח הכבידה לא אושר בפועל. כל זה משתנה.

למה זה לקח כל כך הרבה זמן? גלים כבידה הם כה קטנים וחלשים עד כדי כך שהמדענים חיפשו אות שנמצא בקנה מידה של כוח -23. תמיד היה שפע של ראיות משניות, אבל הוכחה אמיתית היא קשה למצוא אותו בקנה מידה, ולכן LIGO היה להרכיב לפני 25 שנה. שיתוף פעולה בין MIT, Caltech, וכמעט 1000 מדענים ברחבי 16 מדינות, LIGO בנה משהו הנקרא אינטרפרומטר: מכשיר באורך 4 ק"מ שיורה בלייזרים הלוך וחזור עם מראות כדי לאתר אותות שהם כקוטר זעיר של 1/1000 פרוטון.

LIGO בנתה שני מכשירים אלה רגישים במיוחד - אחד בהאנפורד, וושינגטון, ועוד אחד בליווינגסטון, לואיזיאנה - כדי לוודא כל דבר שהם מצאו ניתן לאמת. שני הכלים נכנסו לאינטרנט ב -2002, אך במשך 13 שנים לא היה דבר מלבד חשכה.

ב -14 בספטמבר 2015, יומיים לאחר שהופעלו אינטרפרומטרים משודרגים חדשים, חוקרים ליגו מצאו לבסוף משהו. כפי שהם היו מאוחר יותר ללמוד, זה היה האות המיוצר על ידי שני חורים שחורים - כל אחד על 150 ק"מ קוטר ו 30 פעמים את המסה של השמש. הן הסתחררו זו בזו בחצי ממהירות האור. הם התנגשו והתמזגו לתוך חור שחור אחד.

האנרגיה הכוללת שהתנגשה התנגשה היתה גדולה פי 50 מכוח הכוכבים ביקום.

לפי רייטז, האותות המוקלטים תואמים את המשוואות שציפתה התיאוריה של איינשטיין בנסיבות אלה. אף על פי כן, הוא ועמיתיו מצאו את הנתונים "התודעה מטושטשת".

האותות הם לא רק להציץ לתוך מה gravitational גלים להיראות. הם גם ממחישים את המאפיינים האמיתיים של אירוע המיזוג ושל החורים השחורים לפני ואחרי ההתנגשויות. לדברי המדען LIGO גבריאלה גונזלס, גל של האותות שנתפסו להראות כי החור השחור הממוזג הוא למעשה מעט פחות מסכום של שני האובייקטים המקוריים. יתרה מזאת, "מיזוג זה קרה לפני 1.3 מיליארד שנים", היא אומרת, "כאשר החיים המולקולריים כאן על כדור הארץ רק מתחילים להתפשט".

גונזלס שיחק הקלטה שמע שונה של האות - ציוץ קצר, ציפורי. "זהו הראשון מבין רבים, "אמרה.

לא ניתן להפריז בהערכת הממצאים. גילוי זה לא רק לשים לנוח בן המאה מסתורין - זה פותח בני אדם עד ללמוד יותר על היקום דרך עדשה ייחודית. לפני יום חמישי, האסטרופיסיקאים היו מוגבלים במהותם ללימוד היקום באמצעות הספקטרום האלקטרומגנטי. בעוד שאנו לומדים הרבה, יש כמות עצומה של כוכבים, supernovas, חורים שחורים, ותופעות אחרות שאנחנו לא יכולים ללמוד ללא התבוננות ומדידת גלים כבידה. הידיעה שאנחנו יכולים סוף סוף להקשיב באותם סימנים פותחת מדענים לחלק שלם של היקום שהיה פעם סגור.

למעשה, תוצאות של ליגו למעשה להוכיח את קיומו של חורים שחורים.

אולי המסקרן ביותר, הדגיש אסטרופיסיקאיסט המפורסם ומייסד LIGO Kip Thorne (מדורגת 7, אבל בהחלט מגמת כלפי מעלה עכשיו) תהיה האפשרות ללמוד מה שמכונה "מחרוזות קוסמיות", אשר המדענים חושבים לעזור להסביר את ההתרחבות ואת האינפלציה של היקום מאז המפץ הגדול.

שאלות אחרות עשויות להיות מסוגלות לענות על מחקר גדול יותר של גלי כבידה: כמה מהר מתפשט היקום? מה גורם לסופרנובה? כמה מהר גלים כבידה לנסוע לעומת האור?

החל מ- LIGO "היה סיכון גדול", אמרה צרפת קורדובה, מנהלת הקרן הלאומית למדע. אבל הסיכון הזה היום כנראה השתלם. "איינשטיין היה קורן".

ההכרזה של יום חמישי גם לבטח להעלות תקוות גדולות יותר עבור ליסה Pathfinder - חללית מתנהג כמו testbed עבור eLISA, אינטרפרומטר בחלל מבוסס - ויהיה מאוד לאמת את הכסף ואת הזמן השקיעה לתוך הפרויקט.

וזו רק ההתחלה. אנחנו נלמד יותר על היקום ממה שיכולנו לחשוב אי פעם, ויכולים סוף סוף להתקרב להבנת המקורות ועתיד היקום. "מה שבאמת מרגש זה מה שקורה אחר-כך, "אמרה רייטז.