Co kryje się za zapowiedzią nadchodzących fal grawitacyjnych?

Naukowcy z Laserowego Interferometru Obserwatorium Fali Grawitacyjnych (LIGO) ogłosiją w czwartek, o godzinie 10:30 czasu wschodniego, główne badanie na konferencji prasowej zorganizowanej przez National Science Foundation. Jest całkiem dobry powód, by sądzić, że ogłosi odkrycie fal grawitacyjnych - kończąc w końcu 100-letnie poszukiwania jednego z najbardziej istotnych, ale nieuchwytnych filarów współczesnej teorii fizyki dla wszechświata.

W zeszłym miesiącu fizyk teoretyczny i ogólny geniusz Lawrence Krauss napisał na Twitterze, że ma powody, by sądzić, że naukowcy z LIGO - współpraca między naukowcami z Caltech i MIT - w końcu znaleźli dowody na fale grawitacyjne - 100 lat po tym, jak Albert Einstein postawił hipotezę o ich istnieniu jako sposób wyjaśnienia fizyki za ogólną teorią względności. Krauss napisał na Twitterze: „Moja wcześniejsza pogłoska o LIGO została potwierdzona przez niezależne źródła. Bądźcie czujni! Fale grawitacyjne mogły zostać odkryte !! Ekscytujący."

Jeśli się zgubiłeś, oto kilka podstawowych informacji. Wiemy (zasadniczo), że istnieją fale grawitacyjne, ponieważ wiemy, że grawitacja jest rzeczywista. Ale tak naprawdę nigdy nie wykryliśmy tych fal - wszystko, co mamy, to pośredni dowód (wiesz, jabłko spadające z drzewa lub spadasz po schodach).

LIGO rozpoczęło się w 2002 roku od jednego konkretnego celu: znalezienia fal grawitacyjnych. Jest to zasadniczo osiągane przez skanowanie w poszukiwaniu „zmarszczek” w czasoprzestrzeni. Są one bardzo małe - w skali jednej dziesięciotysięcznej szerokości protonu. Aby je znaleźć, potrzebujesz ultra czułych instrumentów.

Poszukiwania LIGO przyniosły 13 daremnych lat. Jednak we wrześniu ubiegłego roku projekt otrzymał znaczące ulepszenie w zakresie swoich urządzeń i instrumentów. Sprzęt LIGO jest teraz trzy razy bardziej czuły na wykrywanie fal grawitacyjnych niż wcześniej.

Wydaje się, że spłacenie inwestycji zajęło tylko kilka tygodni:

Plotka o wykrywaniu fali grawitacyjnej w detektorze LIGO. Niesamowite, jeśli to prawda. Opublikuje szczegóły, jeśli przetrwa.

- Lawrence M. Krauss (@ LKrauss1) 25 września 2015

Z kim dokładnie rozmawiał Krauss? To nigdy nie było do końca jasne - i nie podał żadnych nazwisk ani wskazówek. Ale ktoś z jego bliskimi kontaktami nie miałby większego problemu z nawiązaniem kontaktu z wiarygodnym źródłem. Nie wspominając już o tym, że naukowcy są bardzo ostrożni w podejmowaniu jakichkolwiek bezpodstawnych lub słabo wspieranych przypuszczeń - więc nie jest nie do pomyślenia, by Krauss dowiedział się dokładnie, z czym wiążą się dane LIGO.

Ale istnieją dowody sugerujące, dlaczego LIGO ma zamiar ogłosić najważniejsze ustalenia fizyki roku. W przeciekającym e-mailu napisanym na jego wydziale, fizyk teoretyczny Clifford Burgess napisał: „Szpiedzy, którzy widzieli gazetę, mówią, że widzieli fale grawitacyjne z binarnej fuzji czarnych dziur”.

Tak, to prawda: fizycy LIGO mogli zauważyć, że dwie spiralne czarne dziury uderzają w siebie i łączą się w jedną. Byłoby to zaskoczeniem, biorąc pod uwagę, że największym celem LIGO w znajdowaniu fal grawitacyjnych była para gwiazd neutronowych. Fajne, pewne - ale nie tak epickie jak dwie czarne dziury ładujące się do siebie jak wkurzone męskie barany.

W e-mailu czytamy, że sygnał miał wykrywalność statystyczną 5.1 sigma - przewyższając fizykę standardu 5-sigma, aby podkreślić wyjątkowo solidne obserwacje. Oba interferometry LIGO, używane do poszukiwania i pomiaru fal grawitacyjnych, znalazły połączenie czarnej dziury z prawidłowym opóźnieniem czasowym między nimi.

Zachowaj ostrożność - nie wiemy na pewno, co dokładnie LIGO znalazło do czwartku rano. Ale jeśli ci fizycy naprawdę odkryli fale grawitacyjne, bez wątpienia będą musieli zdobyć Nagrodę Nobla i od tego czasu nieodwołalnie zmienią resztę świata fizyki.