Ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων

1. Ανακάλυψη Βαρυτικών
Κυμάτων
ΒΡΑΒΕΙΟ NOBEL ΦΥΣΙΚΗΣ 2017

2. Βιογραφικό Σημείωμα
Το βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2017 μοιράζεται στα
δυο. Το μισό βραβείο απονέμεται στον Rainer Weiss,
και το άλλο μισό στους Barry C. Barish και Kip S.
Thorne για την καθοριστική συμβολή τους στον
ανιχνευτή LIGO και την παρατήρηση των βαρυτικών
κυμάτων.
Ο Weiss, το άτομο –κλειδί- πίσω από την
ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων, πια σε ηλικία 89
ετών πρόκειται για έναν σπουδαίο Αμερικανό φυσικό
με καταγωγή από την Γερμανία και σπουδαία
συμβολή στον τομέα της αστροφυσικής και της
κοσμολογίας με αποκορύφωμα την σχεδίαση χρήσης
συμβολομετρίας δέσμης laser για την ανίχνευση των
βαρυτικών κυμάτων. Παράλληλα, συνεχίζει να είναι
μέχρι και σήμερα ομότιμος καθηγητής φυσικής στο
MIT.
Rainer Weiss

3. Ο Kip Thorne σε ηλικία 81 ετών πρόκειται για Αμερικανό
Θεωρητικό φυσικό, γνωστός για τις συνεισφορές του στη
θεωρία της βαρύτητας και στην αστροφυσική, και συνεχίζει
να ασχολείται με την επιστημονική έρευνα και ως
επιστημονικός σύμβουλος έως σήμερα.
Ο Barry C. Barish με ηλικία 85 ετών, είναι επίσης
Αμερικανός φυσικός με ειδίκευση στην Πειραματική
Φυσική. Είναι ομότιμος καθηγητής φυσικής στο CalTech,
και κορυφαίος ειδικός στα βαρυτικά κύματα.
Αξίζει να σημειωθεί πως τελικά και οι 2 παραπάνω
φυσικοί είχαν μεγάλη συνεισφορά στην ανακάλυψη των
βαρυτικών κυμάτων, παρόλο που το κύριο έργο για τον
εντοπισμό τους προήλθε από τον Weiss.
Kip Thorne
Barry C. Barish

4. Η ιστορία των βαρυτικών κυμάτων ξεκινά το
1916 όταν ο Albert Einstein πρότεινε το γεγονός
πως τα βαρυτικά κύματα είναι φυσικό
αποτέλεσμα της Γενικής Θεωρίας της
Σχετικότητας που ο ίδιος είχε παρουσιάσει 1
χρόνο πριν, το 1915, και υποδεικνύει πως
σώματα με πολύ μεγάλη μάζα διαστρεβλώνουν
τον ιστό του χώρου και του χρόνου - ένα
αποτέλεσμα που εμείς αντιλαμβανόμαστε ως
βαρύτητα. Έτσι, προβλέφθηκε θεωρητικά η
ύπαρξη κυματισμών της καμπυλότητας
του χωροχρονικού συνεχούς που διαδίδονται ως
κύματα από την πηγή προς τα έξω, 100 χρόνια
πριν τον πραγματικό εντοπισμό τους!
Σύντομα λόγια για τα
Βαρυτικά Κύματα
Δισδιάστατη απεικόνιση των βαρυτικών
κυμάτων, που συνήθως παράγονται σε
δυαδικά συστήματα αστέρων νετρονίων
και μαύρων τρυπών.

5. Η πρώτη άμεση παρατήρηση βαρυτικών κυμάτων
έγινε στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, με τη χρήση της
μεθόδου του Rainer Weiss, και ανακοινώθηκε από
την επιστημονική συνεργασία LIGO (Laser
Interferometer Gravitational-Wave Observatory)
στις 11 Φεβρουαρίου 2016. Η πρώτη αυτή
ανίχνευση, πρόκειται για συγχώνευση δύο Μελανών
Οπών, και εντοπίστηκε ουσιαστικά ταυτόχρονα από
τους 2 κύριους ανιχνευτές της LIGO, Livingston και
Hanford ενώ απέχουν περίπου 3000km! Η πρώτη
αυτή ανίχνευση αποτελεί και την πιο σημαντική
αφού αποδείχθηκε πως η μέθοδος εντοπισμού
τους, ήταν επιτυχής.
Ανακαλύψεις - Επιτεύγματα
Ανιχνευτής
Livingston,
Louisiana,
ΗΠΑ
Ανιχνευτής
Hanford,
Washington DC,
ΗΠΑ

6. Με βάση τα παρατηρούμενα σήματα, οι επιστήμονες
του LIGO εκτιμούν ότι οι µαύρες τρύπες για το γεγονός
αυτό, ήταν περίπου 29 και 36 φορές τη µάζα του ήλιου,
και το συμβάν πραγματοποιήθηκε πριν 1,3
δισεκατομμύρια χρόνια. Περίπου 3 φορές η µάζα του
ήλιου, μετατράπηκε σε κύματα βαρύτητας, σε ένα
κλάσμα του δευτερολέπτου, με µέγιστη ισχύ εξόδου
περίπου 50 φορές µμεγαλύτερη της ολικής ορατής
ισχύος του σύμπαντος. Ο ανιχνευτής στο Livingston
κατέγραψε το συμβάν 7 χιλιοστά του δευτερολέπτου
πριν από τον ανιχνευτή στο Hanford. Από το χρόνο
άφιξης των σημάτων, οι επιστήμονες συμπεραίνουν ότι η
πηγή βρισκόταν στο νότιο ημισφαίριο (κοντά στο κέντρο
του Γαλαξία).
Σε αυτό το διάγραμμα παρατηρείται η
απότομη μεταβολή που εμφάνισε η
συχνότητα της δέσμης laser λόγω των
βαρυτικών κυμάτων που ελευθέρωσε η
ένωση των μελανών οπών.

7. Από την πρώτη ανακάλυψη λοιπόν, το 2016
μέχρι και σήμερα, έχουν ανιχνευθεί πάνω από 16
συμβάντα βαρυτικών κυμάτων που προέρχονται
από την ένωση μελανών οπών, σύγκρουση
αστέρων νετρονίων ακόμα και από δυαδικό
σύστημα μαύρης τρύπας - αστέρα νετρονίων.
Η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων έφερε
επανάσταση στο χώρο της φυσικής,
επιβεβαιώνοντας ταυτόχρονα για ακόμη μια φορά
σωστές τις προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της
Σχετικότητας, ενώ άνοιξε ένα νέο παράθυρο για
την αστρονομία των βαρυτικών κυμάτων. Πρόκειται
για ένα απίστευτο γεγονός που μέχρι και ο ίδιος ο
Einstein θεωρούσε σχεδόν αδύνατο να αποδειχθεί.
Απόσπασμα της αναθεωρημένης περιγραφής της λύσης
του Albert Einstein και του Nathan Rosen για τα
βαρυτικά κύματα που είχε δημοσιευθεί στο ‘Journal of
the Franklin Institute’.

8. 1. www.ligo.caltech.edu (από www.google.com με λήμμα “LIGO gravitational waves”)
2. www.wikipedia.org (από www.google.com με λήμμα “information on gravitational
waves”)
3. www.ligo.org (από www.google.com με λήμμα “LIGO detection information”)
4. www.researchgate.net (από www.scholar.google.com με λήμμα “the history of
gravitational waves”)
5. www.americanscientist.org (από www.google.com με λήμμα “secret history of gravity
waves”)
6. www.physicstoday.org (από www.google.com με λήμμα “Einstein gravitational wave
revised papers”)
Πηγές
Διαβάστε επίσης:
• Nobel Φυσικής 2017.
• Astroparticle Physics D.Perkins ch. 9.19 p. 264
• Βαρυτικά κύματα.