O tym nie wiedzieliście…

REKLAMA

Lubię pod koniec lata spacerować wzdłuż wody.
Rzeka czy jezioro w sumie bez znaczenia.
Fajne są takie końco-letnie, prawie jesienne przechadzki z piesełami.

Co nam w takich okolicznościach przyrody chodzi po głowie?
Zazwyczaj?
Ja, jak pewnie większość facetów mam ochotę wziąć kamień i puścić kaczki.
Lub po prostu wrzucić go do wody i patrzeć jak rozchodzą się koliste fale.

Fale.
Zmarszczki na powierzchni wody…

A teraz zabiorę Was w podróż poprzez czas i przestrzeń, na spotkanie z … falami właśnie.
Tylko ciutek innymi.

Jest 29 maj 1919 roku.
Dzień zaćmienia Słońca.

Cień Księżyca praktycznie na równiku „wchodzi” do zachodniej Ameryki Południowej.

Brazylia.
Miasteczko Sobral.
Na zbliżający się spektakl czeka grupa badaczy.
Rozpoczyna się niezwykły eksperyment.

Jeden naukowy team oczekuje w Brazylii.
A drugi zespół przygotowuje się na Wyspie Książęcej położonej przy zachodnim wybrzeżu Afryki.
Cień Księżyca przejdzie przez Brazylię, przetnie Atlantyk i wkroczy do Afryki.

Arthur Eddington.
Ten niesamowity, brytyjski astronom i astrofizyk, postanowił dokonać eksperymentalnego potwierdzenia Teorii Względności Einsteina.
Dla uproszczenia będę mówił Teoria Względności dla określenia Ogólnej i Szczególnej Teorii Względności.

Albert założył, że masywne obiekty zakrzywiają czasoprzestrzeń, co powoduje, że światło, które porusza się w ich pobliżu ulega ugięciu.

Arthur Eddington w owym czasie był jednym z niewielu uczonych, który w pełni rozumiał niedawno opublikowaną Teorię Względności.
A przede wszystkim rozumiał jakie ona ma implikacje na to jak postrzegamy Wszechświat.
I pomimo tego, że nie zajmował się takimi zagadnieniami jak fizyka kwantowa na co dzień, to próbował zunifikować grawitację, fizykę kwantową i kosmologię.
Próbował stworzyć coś co dziś określamy Teorią Wszystkiego.

I tego właśnie dnia obserwował na wyspie u wybrzeży Kamerunu zaćmienie Słońca.

Oba zespoły badaczy obserwują gwiazdy.
Skupiają się na tych znajdujących się blisko Słońca, które będzie widać podczas zaćmienia.
Obecna w tym momencie w pobliżu tarczy słonecznej gromada otwarta Hiady, wyglądała odrobinę inaczej niż codziennie, gdy ja podziwiamy na nocnym niebie.
Gdyż zgodnie z przewidywaniami Einsteina, grawitacja tak masywnego obiektu jak Słońce, ugięła biegnące do nas światło gwiazd tworzących Hiady.
Oba zespoły naukowców kierowane przez Eddingtona to ugięcie zmierzyły.
Obserwacje wykazały, że położenie gwiazd rzeczywiście się zmieniło.
Oczywiście zmieniło się tylko pozornie, bo to tylko światło biegnące od gwiazd, odchyliło się zakrzywione grawitacją słoneczną.
Same gwiazdy Hiad miejsca swojej obecności na nieboskłonie nie zmieniły.

Eksperyment potwierdził, że grawitacja naprawdę zakrzywia czasoprzestrzeń, dlatego ugiął się tor promieni świetlnych od gwiazd.
To było coś niesamowitego…

Rok później Eddington publikuje wyniki.
Jego artykuł „Report On The Relativity Theory Of Gravitation” był prawdziwą, naukową sensacją.
To zaćmienie Słońca było pierwszym krokiem.

Blisko pięćdziesiąt lat później Jocelyn Bell Burnell – dziewczyna, która usłyszała „pikanie z nieba”, odkryła pulsary.
Wykonała drugi krok.
Dzięki jej odkryciu przewidywania narodzin i śmierci gwiazd także okazały się prawdziwe.
A to oznaczało, że czarne dziury też muszą istnieć.

Brakowało jeszcze tylko jednego elementu.
Zmarszczek na „powierzchni wody”…

1,5 miliarda lat temu.
W odmętach Wszechświata zbliżają się do siebie dwie czarne dziury.
Jedna ma masę 29 razy taką jak nasze Słońce.
Druga jest nieco większa.
32 masy Słońca.
Wirują wokół siebie w grawitacyjnym tańcu.
Szybciej…
Coraz szybciej…
Już za chwilę…

W końcu zderzają się…

Rezultatem tego „połączenia” jest jedna, wielka czarna dziura, będąca sumą mas…
Nie.
Około 3 mas Słońca zamienia się w energię.
Następuje wyrzut ogromnej ilości energii.

W wyniku tego zderzenia rozchodzą się „zmarszczki” w czasoprzestrzeni.
Jak kręgi na wodzie po wrzuceniu kamienia…

Jest rok 1992.
Dwóch amerykańskich fizyków.
Kip Thorne, wraz ze swoimi kolegami Ronaldem Dreverem z CalTechu i Rainerem Weissem z MIT, postanowili wykonać trzeci krok.
I dołożyć ostatni element grawitacyjnego puzzle, które, ponad sto lat wcześniej zaczął układać Albert Einstein.

Zaprojektowali niezwykłe urządzenie i rozpoczęli prace nad LASER INTERGEROMETER GRAVITATIONAL WAVE OBSERVATORY.

LIGO…

LIGO to dwa obserwatoria.
Jedno w Livingston w stanie Waszyngton.
Drugie, identyczne stoi oddalone o 3 tysiące kilometrów w Luizjanie.
W Hanford.

Jak wyglądają?
2 betonowe rury, 2 metry średnicy.
Mają po 4 km długości.
Stykają się pod kątem 90 stopni.
A w środku … druga rura.
Stalowa.
Próżnia i laser.
Promień lasera biegnie obiema rurami, odbija się od zwierciadła i wraca.
I tak 100 razy.
Wtedy biegnie do detetektora.
Gdy pojawi się zaburzenie w postaci fali grawitacyjnej, powinno „bujnąć” promieniem lasera i zmienić jego drogę.
Proste prawda?
No nie do końca.

LIGO ruszyło w 2002 roku.
I co?
I nic.
Kaplica…

Przez 6 lat nic.
Żadnych odczytów.
Laserowe wiązki nie drgnęły.
Albo po prostu fale grawitacyjne nie istnieją.

Tylko, że … my wiemy, że muszą istnieć…

No dobrze, to w takim razie jak je wykryć?
Nawet największe zaburzenia wpływają na detektor w skrajnie minimalny sposób.
O jakiej minimalności tu mówimy?
Spróbujcie zmierzyć szerokość Drogi Mlecznej. Możecie pomylić się o kilka metrów.
Tak absurdalna jest tu dokładność.

W przypadku detektorów LIGO, w tej skali dokładność to mniej niż jedna tysięczna średnicy protonu…

Przecież to jest niemożliwe.
A jednak.

W 2008 roku zapada decyzja – robimy upgrade i zwiększamy czułość.
Przebudowa detektorów zajmuje długie 7 lat pracy.
LIGO startuje ponownie.

Wtedy nastał ten niezwykły dzień…

Jest 14 września 2015 roku.
Kip Thorne je tosty z konfiturą.
Pijąc poranną kawę i przeglądając gazetę, nie zdaje sobie sprawy, że ten dzień na zawsze zmieni jego życie i będzie świadkiem jednego z największych naukowych odkryć w dziejach.
0,2 sekundy które zmienią świat.

Godzina 09:50.

Za 15 sekund zegar przeskoczy na 51 minutę.

Właśnie w tej chwili do Ziemi dotarły fale grawitacyjne ze zderzenia tamtych dwóch, wielkich czarnych dziur 1,5 miliarda lat temu…

Oba detektory LIGO po raz pierwszy zarejestrowały fale grawitacyjne, które powstały właśnie w tamtym zderzeniu.
Eony temu.

Zdarzenie to nazwano GW150914.
W ciągu 0,2 sekundy zmieniła się częstotliwość sygnału.
Z 35 Hz do 250 Hz.
0,2 sekundy, które zrewolucjonizowało naukę.
To ostatni, brakujący dowód Teorii Względności.

Bo rzecz jasna Einstein się nie mylił, gdy 100 lat wcześniej przewidział istnienie fal grawitacyjnych.
I właśnie potwierdzono doświadczalnie ich istnienie.

Taaaak.
To było nieprawdopodobne odkrycie.
Wyniki opublikowano dopiero 11 lutego 2016 roku.
Aby mieć absolutną pewność uczeni czekali, dokładnie sprawdzając wyniki.

26 grudnia 2015 roku
Lasery detektorów, „bujnęły” się ponownie.
Uczeni wykryli kolejną emisję fal grawitacyjnych z innego kosmicznego zdarzenia.

Nauka, wiedza i ludzki intelekt zatriumfowały.

Kip Thorne cieszył się jak dziecko.
Niezwykły człowiek.
Kip jest fantastycznym popularyzatorem nauki.
Dziś już emerytowany profesor fizyki teoretycznej na CalTechu, na którym przepracował ponad 40 lat.
Mimo, że ma już 85 lat, pozostaje zaangażowany w prace naukowe i rozwój nowych projektów i wspiera młodych, głodnych wiedzy i odkryć naukowców.
I rzecz jasna cały czas propaguje naukę, jako klucz do wielkości naszej cywilizacji.

To właśnie on pokazał Christopherowi Nolanowi jak ma wyglądać czarna dziura w „Interstellar”.
Był konsultantem naukowym filmu.
Na zdjęciu możecie go zobaczyć z Jessicą Chastain, na planie tego fantastycznego filmu.
Pokazuje jej jak ma odegrać w sumie to jego samego.

Wspólnie z Anną Żytkow, genialną polską astrofizyk opracował model nowego typu gwiazd. Obiekty Żytkow-Thorne.

Za swoje niesamowite odkrycie, któremu poświęcili 30 lat pracy, Thorne wraz ze swoimi kolegami Weissem oraz Barrym Barishem, otrzymali w 2017 roku jakże zasłużoną Nagrodę Nobla.
Tyle lat czekali aż promienie laserów w detektorach LIGO wreszcie się „bujną”.

Odkrycie fal grawitacyjnych pokazuje jak wielki był geniusz dwóch uczonych.
Einsteina oraz Henri Lemaître – współtwórców XX-wiecznej kosmologii relatywistycznej.
Lemaître był pionierem hipotezy Wielkiego Wybuchu, która rozszerzała i uzupełniała teorię Einsteina.
Obaj przyczynili się do rozwoju nauki, która opisuje Wszechświat na podstawie Teorii Względności.

Czekaliśmy 100 lat by ostatecznie potwierdzić ich dokonania.

Kip Stephen Thorne.
Gwiazdny żeglarz, który odkrył fale grawitacyjne.
Gigant współczesnej nauki, dzięki któremu ludzkość położyła wisienkę na wielkim, grawitacyjnym torcie czasoprzestrzeni, który upiekł Albert Einstein.

Na takie chwile triumfu ludzkiego intelektu warto czekać.
Zwłaszcza dziś, gdy dochodzi do anomalii intelektualnych, jak chociażby w osobie amerykańskiego ministra zdrowia, który zamyka finansowanie badań nad mRNA.
Niektórzy schodzą po swojej drabinie ewolucji zamiast po niej się wspinać.
To taka choroba.
„Głupotum Magnum”.
Coraz bardziej zaraźliwa…

Post można do woli udostępniać.
To pozwala zwiększyć zasięgi, za co bardzo dziękuję.
.
Zdjęcia: Factodaily, PhysOrg, Wired, Wiki, WordPress.

Autor: Marcin Andryszczak
Warszawski farmaceuta zafascynowany wielkimi i przełomowymi odkryciami nauki.