2016. február 13., szombat

Gravitációs hullámokrul

Ha nagyon akarom, ez is kicsit utazás. Időben és térben. Pontosabban a téridőben.

Teljesítményükért mély tisztelet a tudomány nagyszerű képviselőinek, köztük persze - jó lokálpatrióta módjára - elsősorban magyar kollégáiknak!

A tudományt a szövegben ért inzultusokért, ferdítésekért, félremagyarázásokért ezennel kérem a valódi hozzáértők mosolygós elnézését.

Íme.

A gravitációs hullámok észleléséről - amennyit megértettem belőle:

Valamikor az ősszel (2015) 1,3 milliárd fényévnyire tőlünk összeütközött és összeolvadt két fekete lyuk. Valójában a dolog 1,3 milliárd évvel ezelőtt történt, csak most ért el hozzánk a képe (fénysebességgel). Az ütközés során a mi Napunk tömegének háromszorosa alakult át energiává (Einstein tömeg-energia-egyenletének megfelelően, ahol, ugye, E=mc2). Ez az energia gravitációs hullámokat keltett a téridőben, melyet a világon először, 2015 szeptember 15-én a LIGO (Laser Interference Gravity Waves Observatory) projekt keretében sikerült kimutatni.

1. Mi a téridő?

Képzeljünk el egy szivacsból készült, vastag tornaszőnyeget, amelyre ráteszünk egy súlyos tekegolyót. A golyó benyomja a szivacsot. Gurítsunk most el a tekegolyó mellett egy kis csapágygolyót: az egyenes vonalú mozgásból a szivacs benyomódása miatt körpálya lesz: a kis csapágygolyó „tekegolyó körüli pályára“ áll, végül nekiütközik.
Einstein szerint így működik a gravitáció. A nagy testek (csillagok, bolygók) meggörbítik az általa „téridőnek“ vagy „téridő-mátrixnak“ nevezett „tornaszivacsot“, a kisebb testek (bolygók, holdak, üstökösök stb.) emiatt kényszerülnek keringeni nagyobb társaik körül. Minden, tömeggel bíró testnek van egy ilyen kis mértékű hatása a téridőre, csak - mondjuk- egy tollpihe vagy akár az Eiffel-torony esetében ez felfoghatatlanul kicsi, tulajdonképpen elhanyagolható.

2. Mik azok a gravitációs hullámok?

A téridőben hullámszerűen terjedő zavarok. Ha a fenti tornaszőnyegen táncra perdülünk, azzal deformáljuk azt. Ha egyenlő távolságra fakockákat helyezünk el a szivacson, tánc közben a kockák felborulnak, elmozdulnak, közelednek vagy távolodnak. 
A két hatalmas fekete lyuk összeütközése is ilyen zavart, ilyen hullámokat keltett a téridőben, melyet a fizikusoknak most először sikerült detektálniuk. 
Einstein relativitáselméletében már száz éve felvetette a gravitációs hullámok létezését, de úgy gondolta, nem sok esély van arra, hogy valaha ki fogjuk őket mutatni. Azt mondta, a gravitációs kölcsönhatás olyan gyenge, hogy nemigen akad majd műszer, amellyel érzékelhetőek lesznek ezek az apró rezgések. A tornaszőnyegen sorakozó fakockák csak észrevehetetlenül kis mértékben mozdulnak el.

3. Hogy sikerült mégis nyakoncsípni a gravitációs hullámokat?

A LIGO egy világméretű projekt. Fizikai része két, egymástól 3000 km-re elhelyezett, egyenként 4 km hosszú, egymásra merőleges detektorkar az USA-ban, ehhez kapcsolódnak a világ számos pontján a kiértékelő terminálok (van egy a magyarországi ATOMKI-ban és a Szegedi Egyetemen is). A detektorkarokban lézerfény cikázik egyik végüktől a másikig, melynek segítségével pontosan meg lehet mérni a hosszukat. Nagyon-nagyon pontosan… Ha a téridőben (földi viszonyok közt gyakorlatilag a karok hosszában, illetve a köztük lévő távolságban) változás áll be - azaz, ha egy megérkező gravitációs hullámfront kismértékben „meggyűri a tornaszivacsot“ - az a lézer segítségével kimutatható.
Mekkora nagyságrendről beszélünk? 1:10-23 -ról. Ha lenne egy 100 000 000 000 000 000 (százezer-billió) km hosszú vonalzónk - úgy számolom, ez több tízezer fényév, a szomszéd galaxis távolsága -, az 1 mm-nyit deformálódott volna. A 4 km-es karok hosszában a tőlünk 1,3 milliárd fényévre lezajlott csimbumm hatására akkora torzulás lépett fel, mint egy proton átmérőjének a századrésze… És megmérték. 

4. Miért fontos mindez?


Egyrészt mert (ismét) sikerült bebizonyítani, hogy a torzonborz tisztviselőnek a svájci Szabadalmi Hivatal íróasztala mellett már megint igaza lett. Száztíz éve leírta a gravitációs hullámok létezését. Másfelől - így magyarázták egy népszerű cikkben a fizikusok - olyan, mintha valaki egész életében süket lett volna, és egycsapásra hallani kezdene. Egy teljesen új „érzékszervünk“ van a világegyetem vizsgálatára. Jelentőségét a Higgs-bozon felfedezéséhez meg a DNS szerkezetének megértéséhez hasonlítják. Hogyaszondja, a „fizika Szent Grálja“. Huhh.

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése