Γιάννης Μπρούζος*
Είμαστε μια παρέα Φυσικών προ δυο βδομάδων και τα τσουζουμε στα Πετράλωνα. Μοιραία η κουβέντα πάει στα βαρυτικά κύματα. Ένας λέει οτι είναι η ανακάλυψη του αιώνα. Ο άλλος οτι έχει κάποιες θεωρητικές ενστάσεις για τις μαύρες τρύπες. Άλλος πορώνεται με το πόσο τεράστιος ήταν πια αυτός ο Αινστάιν.
Στο τελευταίο υπάρχει απόλυτη σύμπνοια, οπότε η κουβέντα μεταστρέφεται στο άλλο μεγάλο ζήτημα: τους πρόσφυγες που πνίγονται στο Αιγαίο και τα καθάρματα τους Ευρωπαίους. Συζητώντας για τα νησιά και τη στάση των ανθρώπων εκεί, κάποιοι από μας πιάνουμε τα της καταγωγής μας από τα παράλια της Μικράς Ασίας, τη βραδιά που κάηκε η Σμύρνη και τα … χίλια μύρια κύματα.
Τι είναι όμως αυτά τα κύματα τα βαρυτικά, που η ανακάλυψη τους κατάφερε να κάνει αίσθηση πολύ πέρα από την στενή κοινότητα των φυσικών -και δη των αστροφυσικών;
Ήταν καταρχήν -μεχρι πρόσφατα- ένα θεωρητικό αντικείμενο που προέβλεπε η θεωρία της σχετικότητας του πιο μεγάλου θεωρητικού φυσικού όλων των εποχών του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Και ακόμα και αν τα είχε προβλέψει πριν απο 100 χρόνια και δεν είχαμε ακόμα καταφέρει να επιβεβαιώσουμε πειραματικά την πρόβλεψη, οι φυσικοί πιστεύαμε ακράδαντα οτι υπάρχουν. Και από αυτή την άποψη η πέραν πάσας αμφιβολίας πειραματική παρατήρησή τους απο την ομάδα του Ligo, δεν ήταν τόσο μια έκπληξη όσο μια ανακούφιση.
Αν δεν είχαν ανακαλυφθεί και μετά την πολύχρονη προσπάθεια της ομάδας, και την αναβάθμιση του πειραματικού τους εξοπλισμού μόλις τον περασμένο Σεπτέμβρη, τότε πράγματι θα ήταν μεγάλο μπέρδεμα για τους φυσικούς. Τουλάχιστον τώρα είμαστε ήσυχοι οτι ο Αϊνστάιν συνεχίζει να έχει πάντα δίκιο.
Το δίκιο που είχε ο Αϊνστάιν λοιπόν, είναι ότι όντως η γενική θεωρία της σχετικότητας ισχύει, ο χωροχρόνος δεν είναι ένα επίπεδο βαρετό κενό που μέσα του βρίσκονται τα σώματα, αλλά κάθε σώμα, κάθε μάζα, και ιδιαίτερα οι μεγαλύτερες δημιουργούν γύρω τους μια καμπύλωση του χωροχρόνου. Μπορείτε να φανταστείτε τον χωρόχρονο σαν μια λίμνη και ένα νούφαρο που βρίσκεται πάνω της να καμπυλώνει λίγο το νερό γύρω του. Αυτή η καμπύλωση δημιουργεί όπως λέμε ένα πεδίο γύρω απο το νούφαρο που έλκει τα άλλα σώματα γύρω του.
Αυτή είναι η βαρύτητα και το πεδίο της όπως περίπου το φαντάστηκε ο Αϊνστάιν. Όμως η βαρύτητα παρά το βαρύγδουπο όνομά της είναι η μικρότερη δύναμη από τις θεμελιώδεις που υπάρχουν στη φύση. Η ηλεκτρική δύναμη και το πεδίο της είναι ας πούμε πολύ πολύ πιο ισχυρά. Έτσι ένα νούφαρο ή εμείς είμαστε σώματα ιδιαίτερα μικρής μάζας για να μπορεί κανείς να παρατηρήσει αυτό το πεδίο βαρύτητας γύρω μας. Χρειαζόμαστε λοιπόν αντικείμενα πολύ πολύ μεγάλης μάζας και αυτά είναι οι μαύρες τρύπες, ένα αντικείμενο με τόσο ισχυρό βαρυτικό πεδίο που ακόμα και το φως δεν μπορεί να δραπετεύσει από τον ορίζοντά του.
Και εφόσον δεν δραπετεύει ούτε το φως τις μαύρες τρύπες δεν μπορούμε καν να τις δούμε.
Κοιτάξτε όμως τι μπορούμε να κάνουμε: μπορούμε να φανταστούμε- και να προσομοιώσουμε στους υπολογιστές μας [1]– μια σύγκρουση δυο τέτοιων αντικειμένων δύο μαύρων τρυπών. Είναι σαν να γίνεται μια μεγάλη έκρηξη (που ίσως να γέννησε και το σύμπαν) και μια μεγάλη πέτρα να πέφτει στα ήσυχα νερά μιας τεράστιας λίμνης.
Όπως όλοι ξέρουμε από παιδιά αυτή η πέτρα θα δημιουργήσει γύρω της έναν κυματισμό των νερών της λίμνης που θα ταξιδέψει για λίγα μέτρα με μια ταχύτητα προς κάθε κατεύθυνση της λίμνης. Περίπου το ίδιο γίνεται και στην σύγκρουση δυο μαύρων τρυπών που προκαλούν έναν κυματισμό στο χωρόχρονο. Ο Αϊνστάιν προέβλεψε ότι αυτό το βαρυτικό κύμα θα ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός την μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα στη φύση που επιτρέπει η -δικιά του επίσης- ειδική θεωρία της σχετικότητας.
Αυτές οι μαύρες τρύπες που παρατήρησαν για πρώτη φορά τόσο άμεσα οι επιστήμονες του Ligo, συγκρούστηκαν πολλά έτη φωτός μακριά από μας. Και για αυτό τα βαρυτικά κύματά τους έφτασαν σε εμάς μετά από πολλά πολλά χρόνια πολύ πολύ εξουθενωμένα. Αρκετά δυνατά όμως για τους υπερσύχρονους ανιχνευτές του Ligo.
Πως μπορεί όμως κανείς να ανιχνεύσει τέτοια κύματα; Όπως πάντα με τα κύματα καλό είναι να μπορέσουμε να βρούμε τα βουναλάκια-όρη (τα σημεία μέγιστου πλάτους) και τις κοιλάδες (τα σημεία ελάχιστου πλάτους). Λοιπόν αν χτυπηθείτε απο βαρυτικό κύμα (μη σας τυχει να σκάσουν τίποτα μαύρες τρύπες δίπλα σας) με ανοιχτά τα χέρια, θα αρχίσει περιοδικά να αυξομειώνεται το μήκος των χεριών σας και το μήκος του κορμού σας.
Ε, κάπως έτσι αλλά με ράβδους κατοπτρα και λέιζερ η ομάδα του Ligo την είχε στημένη στο πρώτο κουρασμένο βαρυτικό κύμα που θα περνούσε, και κατάφερε να παρατηρήσει τέτοια αυξομείωση της τάξης του 0,00000000000000001 cm.
Ζαλιστήκατε από τα μηδενικά; Ε τέτοια έπρεπε να ναι η ακρίβεια της πειραματικής διαταξης που έπιασε τα εξουθενωμένα βαρυτικά κύματα σύμφωνα με τις προσομοιώσεις μας [1,2] και την γενική θεωρία της σχετικότητας. Τα κατάφεραν όμως και αυτό είναι μια τεράστια επιτυχία της ανθρωπότητας, που κατα τα άλλα δεν έχει και πολλά πράγματα να την κάνουν περήφανη για τον εαυτό της.
Η μεγάλη επιτυχία των επιστημόνων του Ligo, εκτός από το ότι είναι μια ακόμα επιβεβαίωση της θεωρίας της σχετικότητας (υπήρξαν και άλλες πριν, σιγά μην έπεφτε έξω ο Αϊνστάιν), εκτός από την πιο όμορφη μέχρι τώρα παρατήρηση μαύρων τρυπών, εκτός από το ότι πήγε την πειραματική τεχνολογία πολλά βήματα μπροστά, ανοίγει το δρόμο για την καλύτερη κατανόηση του σύμπαντος, για πιο μεγάλα θεωρητικά βήματα, όπως η κβαντική βαρύτητα και πολλά άλλα.
Μπορούμε λοιπόν μέσα στις σκοτούρες μας να χαρούμε για κάποια πράγματα που καταφέρνει η ανθρωπότητα οταν δουλεύει ομαδικά και με επιμονή για όμορφους σκοπούς όπως το να ανακαλύψει και να κατανοήσει τα μυστικά της φύσης.
Και για έναν άλλο λόγο. Μέσα στην ομάδα που κατά πάσα πιθανότητα θα πάρει το επόμενο νόμπελ Φυσικής, βρίσκεται η Νεγκρίς Μαβαλβάλα. Πακιστανή, λεσβία και καθηγήτρια αστροφυσικής.
Το άκουσες φασιστάκο; Θα πάρει το νόμπελ. In your face.
Η επιστήμη προχωράει όταν είναι ανοιχτή στις διαφορετικές ιδέες και τους διαφορετικούς ανθρώπους.
Ο Αϊνστάιν μας δίδαξε ότι ο χώρος δεν είναι τόσο τετραγωνισμένος με φράχτες και σύνορα αλλά έχει όμορφες καμπυλώσεις που αγκαλιάζουν τα σώματα. Πρέπει να ανοίξουν τώρα οι φράχτες του Ligo, του Έβρου (ακούς Τσίπρα;) της Ειδομένης (ακούτε Ευρωπαίοι;) να περάσουν τα χίλια μύρια κύματα.
Βαρυτικά και προσφυγικά. Ένα μικρό βήμα για πολλούς συνανθρώπους μας, ένα μεγάλο βήμα για την ανθρωπότητα.
*Ο Γιάννης Μπρούζος είναι διδάκτωρ Φυσικής
[1] https://www.youtube.com/watch?v=y0orOwQgcCM
[2] ουσιαστικά το σήμα που έλαβε ο ανιχνευτής του Ligo ήταν ένα μικρό σημά σε έναν τεράστιο αριθμό πολλών άλλων σηματων-θορύβων που δεν ειχαν σχέση με τα βαρυτικά κύματα. Το σήμα αυτό συγκρίθηκε με το σήμα που θα έπρεπε να σχηματιστεί με βάση την προσομοίωση σύγκρουσης μαυρων τρυπών και την θεωρία της σχετικότητας, και βρέθηκε μια επαρκέστατη συμφωνία της πειραματικής με την θεωρητική πρόβλεψη. Έτσι με βάση αυτό το κριτήριο οι φυσικοί το θεωρούν καθαρό και σαφές σημα ανακάλυψης των βαρυτικών κυμάτων.
πηγή: nostimonimar.gr
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου