2017 Nobel jde do gravitačních vln

Tři američtí fyzici získali Nobelovu cenu za fyziku za jejich příspěvky k objevu gravitačních vln.

Rainer Weiss (MIT), Kip S. Thorne (Caltech) a Barry C. Barish (Caltech) byli vybráni Královskou švédskou akademií věd za cenu díky jejich rozhodujícím příspěvkům ve vývoji gravitační vlny laserového interferonu Observatoř (LIGO) a jejich pozorování gravitačních vln.
LIGO

Pro Alberta Einsteina by to mohl být vzrušující den, samozřejmě, kdyby byl naživu. Nobelova cena za fyziku za rok 2017 byla udělena třem vědcům za jejich práci, která jim pomohla prokázat predikci, kterou učinil před více než 100 lety, na základě jeho obecné teorie relativity: existence gravitačních vln.

Rainer Weiss (MIT), Kip S. Thorne (Caltech) a Barry C. Barish (Caltech) byli vybráni Královskou švédskou akademií věd za cenu díky jejich rozhodujícím příspěvkům ve vývoji gravitační vlny laserového interferonu Observatoř (LIGO) a jejich pozorování gravitačních vln.

LIGO se skládá ze dvou laserových interferometrů ve tvaru písmene L, každý o délce čtyř kilometrů, umístěných na opačných stranách Spojených států. Když gravitační vlna zvlnění v časoprostoru způsobené zrychlující se hmotou dosáhne nástroje, kolísání, které se vytvoří v rozměrech samotné časoprostoru, vytvoří nepatrné variace (řádově 10 až 18 metrů nebo milion bilionů) metru) v délce interferometru. LIGO měří tyto drobné úseky a stlačuje pomocí svých extrémně citlivých nástrojů.

Cena byla udělena Weissovi, Thorne a Barishovi, ale je to uznání úsilí zhruba 1 000 účastníků projektu, který byl v dílech téměř 50 let, protože Weiss poprvé přišel s myšlenkou interferometr pro detekci gravitačních vln. Po vývoji prototypu na MIT na počátku 70. let se Weiss v roce 1976 spojil s fyzikem Caltech Kip Thorne, který byl nápomocen při rozvíjení chápání gravitačních vln fyziky.

V roce 1979 začali spolupracovat se skotským experimentátorem Ronaldem Dreverem (1931–2017) a společně založili projekt LIGO. Drever, který přidal klíčová vylepšení v designu Weissových detektorů, mohl být třetím příjemcem tohoto Nobelovy ceny, ne-li letos za jeho smrt. Barish nastoupil na palubu jako hlavní vyšetřovatel po zahájení projektu, v roce 1997 se stal vědeckým ředitelem. Dohlížel na kritické fáze výstavby LIGO a přispíval k zajištění financování projektu.

Revoluce gravitačních vln

První zjištění gravitačních vln LIGO se stalo v září 2015, po letech ladění a zdokonalování nástroje. Poté přišly další tři detekce, poslední byla oznámena před několika dny 27. září. Nejnovější objev zahrnoval pozorování z detektoru pokročilé panny Evropské gravitační observatoře poblíž italské Pisy, který vědcům umožnil přesně určit polohu zdroje vln na obloze s mnohem větší přesností, než bylo dříve možné.

Zdá se, že všechny čtyři detekce doposud pocházejí ze sloučení černých děr ve hvězdné hmotě, objektů s hmotností desítek Slunců obsažených ve vzdálenosti několika stovek kilometrů, což je méně než vzdálenost mezi Bostonem a New Yorkem. Tyto objekty nevyzařují žádné elektromagnetické záření. Před LIGO astrofyzici nevěděli, že v těchto masách existují černé díry, nebo že dokonce mohou přijít ve dvojicích, řekl Weiss na tiskové konferenci několik hodin po vyhlášení ceny. Weiss také řekl, že mnozí (včetně něj) si mysleli, že LIGO nejprve detekuje neutronové hvězdy, hlavně proto, že astronomové již věděli, že existují v binárních souborech - což je pro jejich financování lépe ospravedlnilo, žertoval.

Přestože společnost LIGO dosud neoznámila žádnou detekci fúzí neutronových hvězd, Weiss naznačil, že oznámení může přijít 16. října (takže se brzy připravte o další gravitační vlnový náboj).

Gravitační vlny otevírají vědcům zcela neprozkoumanou cestu, jako je rozvíjení zcela nového smyslu pro cítění jejich cesty. "Těmito nástroji jsme otevřeli nové pole astronomie a astrofyziky, takže skutečná návratnost bude v budoucnosti, " řekl Weiss. "Toto záření [gravitační vlny] je způsobeno zrychlujícími se masami a proniká tak, že nic nenarušuje jeho cestování na Zemi, takže nám umožní vidět nové věci a podívat se na to, co již víme novým způsobem."

Vědci doufají, že gravitační vlny přinesou nové pohledy na mnoho dlouhotrvajících otázek v astrofyzice a kosmologii. Otázky, jako je to, jak je tuhá hmota v nejextrémnějším tlaku na to, jak jsou vyráběny těžké prvky, jak se černé díry a pulsary otáčí po dlouhou dobu - a nejen při rozbíjení - a dokonce studují otisk inflační epochy vesmíru.

Pole gravitační astronomie teprve začíná a my jsme v dohledné době svědky velmi vzrušujícího vývoje. Nové pozemní a kosmické nástroje jsou již plánovány a ve výstavbě. Gravitační detektor Kamioka je budován v Japonsku a k dosažení vysoké úrovně citlivosti bude používat extrémně nízké teploty. V Indii se k spolupráci LIGO a Virgo připojí další interferometr, který implementuje náhradní nástroj vytvořený týmem LIGO. Konečně, první kosmický detektor gravitačních vln, LISA, by měl být spuštěn v roce 2030 Evropskou kosmickou agenturou a NASA.

Budoucnost vypadá gravitační astronomie jasně.