Cóż, miałeś wystarczająco dużo czasu, aby pomyśleć o odkryciu fal grawitacyjnych LIGO, zrozumieć, co to jest i wyciągnąć ciekawe wnioski. Znaczenie tego odkrycia zszokowało świat, dlatego zaciekawi Cię jego mniej znane strony. Na przykład…
Fale grawitacyjne nie powinny być pomocne
To częste pytanie, które pojawia się wraz z nowym odkryciem naukowym: czy mogą istnieć fale grawitacyjne? Czy umiesz na nich pływać? Ogólnie, czy możesz z nimi zrobić coś pożytecznego? Na przykład zbuduj maszynę antygrawitacyjną. Albo napęd warp. Wszystkie te pomysły są na swój sposób wspaniałe, ale nie oddają sedna sprawy. Nie badamy fal grawitacyjnych, aby cokolwiek zrobić. Badamy fale grawitacyjne, ponieważ chcemy zrozumieć fale grawitacyjne.
Richard Feynman ujął to bardzo dobrze:
„Fizyka jest jak seks: oczywiście może dać praktyczne rezultaty, ale nie dlatego to robimy”.
Oczywiście trudno jest przewidzieć pojawienie się nowych technologii, które mogłyby odcisnąć swoje piętno na tym odkryciu. Weźmy na przykład laser. Kiedy powstał w 1960 roku, wielu uważało, że nie będzie miał praktycznego zastosowania. Oczywiście, że się mylili. Lasery są dziś wszędzie.
Film promocyjny:
Detekcja LIGO nie dowodzi istnienia fal grawitacyjnych
Ale zacznijmy od istoty „dowodu”. Nauka nigdy niczego nie udowadnia - po prostu nie może tego zrobić. Nauka buduje modele. Jeśli te modele odpowiadają rzeczywistym danym, to świetnie - ale to nie weryfikuje modelu. I odwrotnie, jeśli znajdziesz dane, które są niezgodne z modelem, może to oznaczać, że model jest błędny. Nie trzeba więc używać słowa „dowód”.
Dalej. LIGO nie udowodniło istnienia fal grawitacyjnych. Ale ten projekt był pierwszym, który zebrał dowody na poparcie modelu fal grawitacyjnych. Czy lepiej? Nie. Problem pozostaje. Wróćmy do przeszłości. W 1993 roku Russell Hulse i Joseph Taylor Jr. otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie podwójnego pulsara o zmiennym okresie orbitalnym. Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, pulsary te powinny emitować fale grawitacyjne i skracać okres orbitalny, co dokładnie odkryli Hulse i Taylor. Można powiedzieć, że jako pierwsi otrzymali przekonujące dowody na istnienie fal grawitacyjnych.
Ale czy LIGO nie wykryło fal, zamiast po prostu szukać dowodów ich istnienia? Można tak powiedzieć, ale wszystko zależy od tego, co jest uważane za „pomiar bezpośredni”. Nikt nie widział fali grawitacyjnej. LIGO obserwował ruch luster, uzbrojony w koncepcję fal grawitacyjnych. Nie zrozumcie mnie źle, odkrycie jest naprawdę poważne.
LIGO nie wykryłoby tego sygnału bez zaawansowanego LIGO
Zaawansowane LIGO zwiększyło czułość detektorów. Ponieważ siła sygnału fali grawitacyjnej słabnie wraz z pokonaną odległością, bardziej czuły detektor pozwoli ci „widzieć” wszechświat dalej. Znacznie dalej.
Bez zaawansowanego LIGO zdarzenie grawitacyjne (takie jak zderzenie gwiazd neutronowych) byłoby wymagane znacznie bliżej Ziemi. Jeśli te zdarzenia są rzadkie, zajmie to dużo czasu. Zwiększając odległość obserwacji, LIGO zwiększa szanse na wykrycie przyszłych zdarzeń.
Dużo zainwestowano w LIGO
Amerykańska National Science Foundation inwestuje w poszukiwanie fal grawitacyjnych od lat 70. Od tego czasu zainwestował około 1,1 miliarda dolarów. To dużo pieniędzy podzielonych przez dość długi czas. Oczywiście każdy chciałby oddać wcześnie, ale nie zawsze tak się to udaje. Nauka wie, jak czekać, znosić, długo nie widzieć postępu (chociaż jest postęp). Czy ten projekt jest wart miliard dolarów? Absolutnie. Jednak w 2015 roku wojsko USA wydało 600 miliardów dolarów, więc na tym tle inwestowanie w LIGO wydaje się nonsensem.
Istnieją plany wysłania w kosmos detektora fal grawitacyjnych
Dokładnie. Detektor w kosmosie będzie wolny od irytującego hałasu na ziemi. Będzie też próżnia. Obserwatorium grawitacji kosmicznej będzie również dość duże, ponieważ lustra będą musiały być umieszczone w różnych miejscach. Będzie z tym związanych wiele trudności technicznych, ale spróbujemy.
Taki jest cel programu eLISA. W ramach programu uruchomiono dwie masy testowe LISA Pathfinder. Ta konkretna misja sprawdzi, jak dokładnie można ustawić dwie masy - niezbędny krok w kierunku budowy kosmicznego obserwatorium grawitacyjnego.
Fale grawitacyjne o niskiej częstotliwości można mierzyć za pomocą radioteleskopu
Pulsary są jak zegar wszechświata. Timing (timing) pulsara mierzy się za pomocą radioteleskopów (które wykorzystują fale radiowe zamiast światła widzialnego). Jak można je wykorzystać jako detektory fal grawitacyjnych? Na przykład spójrz na sygnały pulsarów w różnych miejscach. Kiedy fala grawitacyjna o niskiej częstotliwości przechodzi przez pulsary, zmienia się ich czas. Bazując na zmianach czasu i lokalizacji pulsarów, możesz stworzyć gigantyczną wersję LIGO w kosmosie (największą). Nazywa się to macierzami siatki czasu pulsarów i są one całkowicie prawdziwe.
Być może LIGO jest szczęśliwy, że poinformował o odkryciu fali grawitacyjnej, zanim zrobiły to radioteleskopy.