Rainer Weiss, Barry C. Barish şi Kip S. Thorne au câştigat Premiul Nobel pentru Fizică

Articol de Stefania Grigore, 3 octombrie 2017, 14:23

Premiul Nobel pentru Fizică a fost atribuit pentru detectarea undelor gravitaţionale, un concept lansat de Albert Einstein în 1916, în celebra sa Teorie a Relativităţii Generale, precum şi pentru conceperea şi perfecţionarea detectoarelor de unde gravitaţionale LIGO (SUA) şi VIRGO (Italia). Distincţia va fi împărţită între fizicianul german Rainer Weiss, care primeşte jumătate din premiu, în timp ce cealaltă jumătate le revine cercetătorilor americani Barry C. Barish şi Kip S Thorne, conform Comitetului Nobel de la Stockholm.

Cei trei oameni de ştiinţă au fost premiaţi “pentru contribuţiile lor în dezvoltarea observatorului american LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) şi pentru detectarea undelor gravitaţionale”, se precizează în comunicatul de presă al Comitetului Nobel.

Undele gravitaţionale au fost observate pentru prima dată la 14 septembrie 2015. Aceste unde, a căror existenţă a fost preconizată de Albert Einstein în urmă cu un secol, au fost generate de coliziunea dintre două găuri negre de masă medie. A fost nevoie de 1,3 miliarde de ani pentru ca undele provenite din această coliziune să ajungă la detectorul LIGO din SUA, propagându-se prin spaţiu-timp cu viteza luminii.

Semnalul detectat a fost extrem de slab, însă această observaţie a anunţat zorii unei noi ere a astrofizicii. Undele gravitaţionale reprezintă o modalitate complet nouă de a observa şi analiza unele dintre cele mai violente evenimente din Univers şi de a ne testa propriile limite de înţelegere a lumii înconjurătoare, conform Comitetului Nobel.

Prima detectare a undelor gravitaţionale a fost reconfirmată până în prezent de alte trei observaţii. Ultima dintre ele a avut loc la 14 august 2017 şi a fost pentru prima oară când ambele detectoare, LIGO şi VIRGO, au observat undele gravitaţionale simultan. Undele gravitaţionale detectate la 14 august provin tot din ciocnirea şi fuziunea a două găuri negre, cu mase de aproximativ 31 de ori şi respectiv 25 de ori mai mari decât masa Soarelui. După fuziune, cele două au generat o gaură neagră de aproximativ 53 de mase solare (o parte din masa celor două a fost transformată în energie şi s-a propagat prin spaţiu sub forma undelor gravitaţionale). Cele două găuri negre care s-au ciocnit şi gaura neagră rezultată în urma ciocnirii sunt în aceeaşi categorie de masă cu găurile negre detectate anterior de LIGO.

Proiectul LIGO, care dispune de două observatoare amplasate în Louisiana şi Washington, este o colaborare la care participă peste 1.000 de cercetători din 20 de ţări. “Laureaţii Premiului Nobel pentru Fizică din 2017 au asigurat, cu entuziasm şi determinare, succesul proiectului LIGO”, conform comunicatului.

“Este minunat”, a fost reacţia fizicianului Rainer Weiss, la aflarea veştii că a intrat în rândul laureaţilor Premiului Nobel, conform agenţiei DPA. “Sunt bine. Sunt chiar şi îmbrăcat”, a adăugat fizicianul stabilit în SUA, într-o convorbire telefonică la câteva minute după ce a aflat că este laureat al premiului Nobel.

La jumătatea anilor ’70 Rainer Weiss trecuse deja în revistă posibilele surse de zgomot de fundal care ar fi putut perturba măsurătorile pentru detectarea undelor gravitaţionale şi concepuse un sistem pentru identificarea acestor unde – un interferometru cu laser – care să nu fie influenţat de zgomotul de fundal. Încă de la început, atât Kip Thorne cât şi Rainer Weiss au fost pe deplin convinşi că este posibilă observarea undelor gravitaţionale, iar detectarea acestora promite o revoluţie a modului în care înţelegem Universul.

Undele gravitaţionale sunt nişte vibraţii ale conţinutului spaţiu-timp care se propagă cu viteza luminii prin Univers, conform lui Albert Einstein, care a fost convins că nu va fi niciodată posibilă măsurarea acestor unde.

LIGO şi VIRGO caută undele gravitaţionale urmărind modul în care acestea afectează textura spaţiu-timp: atunci când trece o astfel de undă, ea întinde spaţiul într-o direcţie şi îl strânge în alta, pe direcţie perpendiculară. Cele două observatoare folosesc interferometre pentru a detecta aceste mici fluctuaţii în spaţiu-timp. Un astfel de dispozitiv desparte în două o singură rază laser şi trimite ambele raze rezultate în direcţii diferite, perpendiculare însă una pe cealaltă (formând un ‘L’).

Cele două raze rezultate străbat distanţe egale în cadrul experimentului, se lovesc de nişte oglinzi şi se întorc spre sursă. Dacă acest sistem experimental nu este perturbat de factori externi (în acest caz de undele gravitaţionale), ele sunt perfect aliniate la revenire. Însă intersectarea cu o undă gravitaţională poate modifica distanţa străbătută de laser, pe fiecare dintre cele două braţe aflate în unghi drept.

La fel ca şi lumina, gravitaţia se propagă prin spaţiu sub formă de unde, însă nu este o radiaţie. În cazul gravitaţiei, spaţiul însuşi este distorsionat, fiind întins şi strâns de undele gravitaţionale. Detectarea undelor gravitaţionale a necesitat măsurarea razelor laser proiectate pe o distanţă de 4 kilometri cu o precizie de ordinul a 1/10.000 din diametrul unui proton.

Descoperirile care confirmă existenţa undelor gravitaţionale deschid o nouă cale de a observa Universul. Spre exemplu, dacă vor fi detectate undele gravitaţionale generate de explozia primordială, Big Bang, acestea vor oferi noi informaţii despre modul de formare a Universului. Astfel de unde, extraordinar de puternice, se formează şi atunci când explodează stele în stadiul de supernove sau atunci când pulsează stele neutronice extraordinar de masive. Detectarea acestor unde poate oferi noi informaţii despre obiectele şi evenimentele cosmice care le produc.

Dovezile concrete ale existenţei undelor gravitaţionale deschid o nouă eră pentru discipline precum fizica sau astronomia. ‘Ţinând cont de faptul că undele gravitaţionale nu interacţionează direct cu materia (spre deosebire de radiaţia electromagnetică, spre exemplu), ele se propagă prin Univers nestingherite şi pot oferi o imagine de ansamblu asupra întregului cosmos’, conform echipei LIGO. Astfel de unde ‘ar trebui să transporte informaţia nealterată cu privire la originea lor, spre deosebire de radiaţia electromagnetică care este distorsionată de-a lungul distanţelor de milioane de ani lumină pe care le străbate prin spaţiu’.

Premiul Nobel pentru Fizică este al doilea anunţat din seria distincţiilor care sunt comunicate în fiecare an. Miercuri, 4 octombrie, va fi anunţat Premiul Nobel pentru Chimie.

Fundaţia Nobel a anunţat săptămâna trecută că recompensa financiară pe care o vor primi laureaţii de anul acesta va fi cu un milion de coroane suedeze mai mare faţă de suma de anul trecut. Astfel, fiecare premiu Nobel din 2017 va fi însoţit de un cec de 9 milioane de coroane suedeze (1,1 milioane de dolari).

Potrivit tradiţiei, premiile Nobel vor fi înmânate ca în fiecare an în timpul unui banchet oficial ce va avea loc pe 10 decembrie, data la care se comemorează moartea lui Alfred Nobel.