Беше миг, само момент, когато всички сякаш си почиваха от разговорите за войни и политика и погледнаха към небето. На 11 февруари 2016 г. големи новинарски съобщения съобщават, че за първи път човечеството е открило гравитационни вълни, минаващи покрай Земята от най-дълбокото космическо пространство, изненадващо фино, но дълбоко явление, първо предсказано от Алберт Айнщайн през 1916 г. Вълните идват от две черни дупки който се сблъска преди 1, 3 милиарда години, космическо въздействие, което генерира десет пъти повече мощност, отколкото светлинната сила на всички звезди в наблюдаваната Вселена. Но гравитационните вълни, които създава, избледняха до обикновена вълна, докато се разхождаха през пространството и времето. Никой инструмент никога не беше успял да ги открие - досега.
От тази история
Блус с черна дупка и други песни от космическото пространство
КупуваСвързано съдържание
- Учените чуват две още по-древни черни дупки да се сблъскат
Въпреки че постижението стана възможно от над 1000 учени и инженери, работещи в продължение на десетилетия, основните движещи сили бяха Кип Торн, Роналд Древър и Бари Бариш, всички от Калтех; и Rainer Weiss от MIT. За да заснемат невъзможното си мъничко кариери, те разположиха уникално обширен детектор, обсерваторията с гравитационна вълна на лазерния интерферометър на стойност 620 милиона долара или LIGO, която има една част в Луизиана, а друга в щата Вашингтон.
Thorne кампаниира за проекта през 80-те и 90-те години на миналия век в поредица от важни лекции по целия свят. Ланк и брадат, той вече беше легенда в астрофизиката - теоретик с визия, толкова разширяваща, че по-късно ще помогне за създаването на холивудски филми като Interstellar . Когато той започва кариерата си, много физици смятат, че самите гравитационни вълни са научна фантастика, въпреки прогнозата на Айнщайн. В рязко прекъсване на Нютоновата физика, общата теория на относителността на Айнщайн предполага, че гравитацията генерира по-рано неоткрити пулсации, които се движат през пространството-времето по начин, подобен на звук.
Измерването на тези вълни обаче изглеждаше почти невъзможно. В сравнение с други сили, гравитацията е изключително слаба. Електромагнитната сила между два електрона е 10 40 (повече от трилион пъти трилион пъти трилион) по-силна от гравитационното им привличане. Записването на гравитационна вълна ще изисква изключително масивни предмети и невъобразимо чувствителни инструменти.
Все пак Торн казва, че е вярвал, че гравитационните вълни съществуват до момента, когато започва докторантурата му през 1962 г. През 70-те години повечето други учени се съгласяват с него, убедени от херметични математически модели и мисловни експерименти. Музиката беше навън. Те просто още не са го чували.
LIGO, построен в средата на 90-те години на миналия век и задействан за първи път през 2002 г., е проектиран така, че да бъде изключително чувствителен към тези мънички трепети. Обсерваторията се състои от два гигантски L-образни детектора, разположени на разстояние 1865 мили. Разстоянието между тях и отдалеченото местоположение на двете площадки биха попречили на двата инструмента да вдигнат смущения от един и същи земен тремор или преминаващ камион. Всеки детектор беше съставен от две 2, 5-мили рамена с лазер на кръстовището, разделен на два лъча и огледала на всеки край. Когато гравитационна вълна премина през тръбите, учените прогнозираха, че тя ще изкриви пространството-времето само леко - около една десет хилядна от диаметъра на един протон. Това минимално изкривяване би било достатъчно, за да промени дължината на тръбите и да накара лазера да блести на детекторите.
Забележка на редактора, 28 февруари 2017 г .: Тази статия първоначално се отнася до електромагнитното „дърпане“ между два електрона, но „сила“ е по-добра дума за описанието му.
Абонирайте се за списание Smithsonian сега само за 12 долара
Тази статия е селекция от декемврийския брой на списание Smithsonian
КупуваПървоначалният кръг от експериментите с LIGO преди повече от десетилетие не успя да вземе сигнал. Но в голямо удвояване на първоначалния си залог, изследователите убедиха Националната научна фондация да похарчи още 200 милиона долара за надграждане на LIGO и до 2015 г. работата беше свършена. Изследователският екип сега включва над 1000 учени в 90 институции по целия свят. Очакванията бяха огромни. През август миналата година Вайс каза на Жана Левин - колумбийски астрофизик, който пише книга за LIGO, наречена Black Hole Blues и други песни от космоса - "Ако не открием черни дупки, това нещо е провал."
В понеделник, 14 септември 2015 г., гравитационна вълна дойде от някъде дълбоко в южното небе. Той пинг инструмента в Луизиана, преди да обикаля из Съединените щати, за да пинг инструмента във Вашингтон седем милисекунди по-късно. В 5:51 ч. Апаратурата на LIGO най-накрая записа тази малка мъничест.
Както каза Левин, голямото постижение на LIGO беше, че добави саундтрак към онова, което досега беше безшумен филм. Деветдесет и пет процента от Вселената е тъмна, което означава, че е извън измерването на най-модерните ни телескопи и радарни устройства. Тази слаба гравитационна вълна позволи на учените да открият чифт черни дупки за първи път - и те бяха много по-големи от очакваното. Едната е била 29 пъти по-голяма от масата, а другата - 35 пъти по-голяма от масата на Слънцето.
Когато Торн и Вайс за пръв път видяха дневниците, те се притесниха, че хакерите са вмъкнали повредени данни в дневниците. (Древър не успя да сподели отговора си. Той се разболя през годините и беше в дом за грижи обратно в родния си Шотландия.) Минаха седмици на разследване, преди учените да се примирят с изпълнението им.
На 26 декември 2015 г. LIGO регистрира гравитационни вълни от поредното сливане на черна дупка. Изследователите все още работят по фина настройка на инструментите, които според тях ще се подобрят само при измерване на далечни космически разстояния.
Откриването на черни дупки, макар и наистина важно, е само началото. Все по-често ще откриваме колко не знаем. Това е истинското вълнение за Торн, Вайс и техните колеги. Какво става, ако тъмната материя фигурира в гравитацията по начин, който никой никога не е имал предвид? Ако вземем гравитационни вълни веднага след Големия взрив, какво ще ни научи за природата на Вселената? Благодарение на LIGO, сега можем да започнем да чуваме завладяващите композиции, които звънят между звездите, все още непознатата музика на какво още е там
"Те дадоха на човечеството напълно нов начин да гледа на Вселената." Стивън Хокинг, поздравява Кип Торн, Райнер Вайс, Бари Бариш и Роналд Древър, първите учени, които откриват гравитационни вълни, на списание Smithsonian 2016 American American Ingenceity Awards. Тази година гениите зад LIGO обявиха, че най-накрая са намерили това, което Алберт Айнщайн предсказа преди век.
