Fantastiška sėkmė: pernai metais LIGO detektoriaus fizikai jau gavo vieną Nobelio premiją, o dabar padarė tokį atradimą, kad siūloma duoti naują ()
Kai prie vieno didžiulio atradimo kartu dirba keli tūkstančiai mokslininkų iš viso pasaulio – paslaptį iki oficialaus paskelbimo išlaikyti labai sunku. Taip LRT.lt sako 2017 m. Nobelio premija už gravitacinių bangų detekciją apdovanotos LIGO laboratorijos direktorius, Kalifornijos technologijų instituto profesorius Davidas Reitze. „Kai kurie bendradarbiai, vos užfiksavus gravitacines bangas 2015 metų rugsėjį, pradėjo apie tai skelbti savo „Twitter“ paskyrose. Tai buvo didžiulė klaida“, – pasakoja jis.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Nuo 2011 m. LIGO vadovaujantis fizikas buvo žmogus, kuriam 2016 m. suteikta garbė pasauliui pranešti apie vieną svarbiausių mokslinių pasiekimų istorijoje – gravitacinių bangų detekciją.
„Pirmą kartą stovėjau prieš tiek kamerų, žinojau, kad mane stebi milijonai žmonių visame pasaulyje. Man asmeniškai tai buvo labai svarbus įvykis. Prisipažinsiu, pats dar nežiūrėjau įrašo iš to paskelbimo“, – pasakoja D. Reitze.
Už šį atradimą LIGO mokslininkai (Barry Barishas ir Kipas Thorne`as) laimėjo 2017 m. Nobelio fizikos premiją. Praėjus vos 13 dienų po Nobelio premijos paskelbimo, LIGO kartu su Europoje esančia VIRGO laboratorija pranešė apie dar vieną pasiekimą – pirmą kartą aptiktas gravitacinių ir elektromagnetinių bangų šaltinis. Užfiksuotas signalas atsklido nuo dviejų neutroninių žvaigždžių susidūrimo vietos.
Garsiam profesoriui tenka ir kita nelengva užduotis – jis yra pagrindinis LIGO mokslinis atstovas ryšiams su visuomene. O paaiškinti, kas yra gravitacinės bangos, paprastam žmogui – daug kantrybės ir patirties reikalaujantis procesas.
„Turėjau tokį testą – jeigu paaiškinu savo mamai ir ji supranta, vadinasi, mano būdas veikia“, – pasakoja D. Reitze.
Su profesoriumi pasikalbėjome jo darbo kabinete Kalifornijos technologijų institute (California Institute of Technology, CalTech) Pasadenos miestelyje, netoli Los Andželo (JAV).
– Spalio viduryje, nepraėjus net 2 metams po pirmojo pranešimo apie gravitacines bangas, LIGO kartu su VIRGO laboratorija paskelbė apie dar vieną itin svarbų atradimą – pirmą kartą aptiktas gravitacinių ir elektromagnetinių bangų šaltinis. Pasigirdo kalbų, kad LIGO laukia dar viena Nobelio premija. Kaip vertinate šias prognozes?
– Taip, paskelbėme atradę dvinarių neutroninių žvaigždžių sistemą, iš kurių susidūrimo vietos sklido gravitacinės bangos. Atradimas nenusileidžia pirmajam, nes teleskopas „Fermi“ užfiksavo ir šviesos spinduliuotę. Įdomu tai, kad šį kartą per kelias valandas galėjome nustatyti gravitacinių bangų šaltinį, taigi tūkstančiai astronomų visame pasaulyje per teleskopus stebėjo tą spinduliuotę. Mokslo prasme šis pasiekimas yra be galo svarbus, nes gauname nepaprastai daug duomenų. Mano nuomone, jis taip pat vertas Nobelio premijos.
– Ar po Nobelio premijos laimėjimo pastebėjote išaugusį visuomenės susidomėjimą? Ar reakcijų buvo daugiau negu po paties atradimo paskelbimo?
– Sunku pasakyti. Mano supratimu, tai toks nenutrūkstantis ir vis stiprėjantis procesas. Visuomenės reakcija jau po pirmojo paskelbimo buvo gana netikėta. Atrodė, visi suprato gravitacinių bangų svarbą. Nobelio premija taip pat labai prisidėjo prie padidėjusio dėmesio. Nespėjus nurimti Nobelio aistroms, paskelbėme kitą atradimą... Procesas tęsiasi, o žmonėms darosi vis įdomiau.
– Kaip nusprendžiate, kada pasiekimą jau galite paskelbti viešai? Ar sunku išlaikyti paslaptį?
– Kai pirmą kartą užfiksavome gravitacines bangas, turėjome padaryti viską, kad įsitikintume, jog nesuklydome. Tai užtruko apie 5 mėnesius. Turėjome atmesti visas galimas paklaidas. Net patikrinome, ar niekas neįsilaužė į LIGO kompiuterius ir nesufalsifikavo gravitacinių bangų signalo. Greta to privalėjome parašyti ir mokslinį straipsnį. O tai nėra lengva, kai kartu dirba tūkstančiai mokslininkų.
Kalbant apie paslapties išlaikymą, prisipažinsiu, nepadarėme labai gero darbo. Kai kurie bendradarbiai, vos užfiksavus gravitacines bangas 2015 metų rugsėjį, pradėjo apie tai skelbti savo „Twitter“ paskyrose. Tai buvo didžiulė klaida, nes tada dar tikrai negalėjome būti visiškai tikri dėl savo atradimo. Artėjant oficialiam paskelbimui, entuziazmas kažkaip persidavė į žiniasklaidą. Žurnalistai pradėjo klausti: tai kada jau paskelbsite, ką tiksliai pranešite?
Antrasis atradimas buvo kur kas didesnis išbandymas. Prie jo visame pasaulyje dirbo bent 5 tūkst. žmonių. Taigi informacija ištrūko gerokai anksčiau, negu ją paskelbėme oficialiai. Jeigu žinojote, kur ieškoti, turbūt radote mokslininkų pasisakymų apie tai.
– Paminėjote kibernetinį saugumą. Kaip jį užtikrinate? Kaip patikrinate, ar į jūsų kompiuterius nebuvo įsilaužta?
– Visi duomenys apsaugoti taip, kad, jeigu kas nors būtų įsilaužęs, mes tai labai aiškiai matytume. Tačiau buvo tikimybė, kad kažkas galimai įsilaužė į kompiuterius ir fiziškai įterpė signalą.
– Gravitacinės bangos atsiranda dėl itin smarkių įvykių kosmose – kai, pavyzdžiui, susijungia du nesuvokiamo dydžio objektai, kaip juodosios skylės ar neutroninės žvaigždės. Kodėl jas taip sunku užfiksuoti?
– Galėčiau perklausti – kodėl juodąsias skyles, kurios turi tiek energijos, taip sunku užfiksuoti? Atsakymas yra gravitacijos prigimtis. Gravitacija yra, palyginus, silpna jėga. Paprasčiausias pavyzdys: paimkite savo kavos puodelį. Dabar pagalvokite, kokio dydžio yra Žemė ir kokie mažyčiai esame mes, tačiau vis vien galime nugalėti Žemės gravitaciją ir pakelti puodelį. Panašiai yra ir su gravitacinėmis bangomis – jūs teisi, jų šaltinis yra kažkoks labai stiprus įvykis kosmose. Tačiau ryšys tarp gravitacijos, erdvėlaikio ir medžiagos yra toks mažas, kad siekia vos 10-43. Šitas santykis yra su stipriąja branduoline sąveika, kuri išlaiko atomų branduolius. Lyginant su elektromagnetine, santykis yra pora eilių mažesnis. Todėl mums reikia itin tikslių įrankių, kad gravitacines bangas užfiksuotume.
– LIGO laboratorija turi patį tiksliausią iki šiol sukurtą mokslinį įrankį. Ar ketinate detektorius padaryti dar tikslesnius?
– Taip. Ketiname patobulinti detektorių. Pasakysiu jūsų skaitytojams – mūsų sukurti įrankiai LIGO neveikia tobulai, jie netgi neveikia taip gerai, kaip turėtų teoriškai. Taip yra todėl, kad visos naudojamos technologijos yra itin sudėtingos. Mes darome tai, ko niekas nedarė iki šiol, taigi nuolat susiduriame su netikėtomis problemomis. Norime sukurti detektorius, kurie galėtų matyti Visatos pakraščius. Tai mums užtruks apie 20–25 metus. Tam, kad atrastume visus įmanomus gravitacinių bangų šaltinius Visatoje.
– Ar įmanoma bent jau prognozuoti, kiek tų šaltinių Visatoje gali būti?
– Begalybė. Kažkur Visatoje dabar kaip tik susiduria dvi juodosios skylės... Ir dabar... Ir dabar... Ir dabar... Tai vyksta nuolat. Kol kas mūsų detektoriai gali matyti iki vieno procento visos Visatos, fiziškai neįmanoma visko aptikti.
– Gravitacines bangas aprašęs Albertas Einsteinas pats kurį laiką netikėjo, kad jos egzistuoja. Taip nutiko, nes jis su savo asistentu parašė mokslinį straipsnį, kuriame asistentas įvėlė matematinę klaidą ir rezultatas buvo neigiamas. Taigi darbo išvada buvo, kad gravitacinės bangos visgi neegzistuoja. Vėliau klaida buvo ištaisyta. Ar norėtumėte pamatyti A. Einsteino veidą, kai paskelbėte apie savo atradimus?
– Manau, jis būtų patenkintas. A. Einsteino ir gravitacinių bangų istorija yra labai įdomi. Jūsų minėtas straipsnis buvo priduotas labai garsiam moksliniam žurnalui „Physical Review“. Visi ten patenkantys straipsniai yra peržiūrimi kitų tos srities mokslininkų. A. Einsteino ir jo asistento straipsnį recenzavęs mokslininkas parašė jiems, kad yra įvelta matematinė klaida, o A. Einsteinas į tai atsakė: neatsiunčiau straipsnio tam, kad jį vertintumėte. Atsiunčiau tam, kad publikuotumėte. Taigi jis straipsnį atsiėmė. Vėliau jo asistentas pats susisiekė su žurnalo redaktoriais ir įtikino A. Einsteiną, kad tikrai įvėlė klaidą, kurią reikia ištaisyti.
– Atrodo, labai sunku paaiškinti paprastai, kas yra gravitacinės bangos. Kaip pats tai darote? Kaip žinote, kad žmogui pateikiate ne per daug, bet ir ne per mažai informacijos?
– Visiškai sutinku (juokiasi). Turėjau tokį testą – jeigu paaiškinu savo mamai ir ji supranta, vadinasi, mano būdas veikia.
Pradėkime nuo gravitacinių bangų. Paprastai tariant, tai yra tarsi nuvilnijimas erdvėlaikyje. Šis palyginimas nėra tobulas, bet esmę suprasti padės. Jeigu išimsime viską iš Visatos, liks tuštuma be jokios masės. Kažkas panašaus į tai, ką išmokome mokykloje – x, y, z koordinatės. Kai erdvėje atsiranda materijos, bendroji reliatyvumo teorija nurodo, kad ta materija pakeičia aplinkinę geometriją, sąveikauja su erdvėlaikiu – taip materija ir erdvėlaikis tampa surišti. Šis surišimas pakeičia erdvėlaikį.
Su pagreičiu judantis objektas, bet koks, kuris turi masės, sukelia gravitacines bangas. Jeigu mojuojate, jūs sudarote gravitacines bangas. Tačiau jų kol kas neįmanoma užfiksuoti, nes jos labai silpnos. Milžiniškas objektas, kurio masę skaičiuojame Saulės masėmis, turi judėti beveik šviesos greičiu tam, kad galėtume jo skleidžiamas gravitacines bangas užfiksuoti.
Paaiškinsiu dar vaizdingiau. Įsivaizduokite visiškai ramų ežerą. Sakykime, metame į jį akmenį. Matome, kaip jis ežere sukelia bangas, sklindančias nuo smūgio vietos. Kažkas panašaus vyksta kosmose, iš esmės gravitacinės bangos yra tiesiog erdvėlaikio bangos.
– Sakoma, kad gravitacinių bangų atradimas yra svarbus, nes tai – tarsi naujas įrankis Visatos tyrimams. Kas tai per įrankis?
– Taip. Per jas apie Visatą galime sužinoti tai, ko nesužinotume jokiomis kitomis priemonėmis. Kol kas Visatą tyrinėjame teleskopais, dalelių greitintuvais, neutrinų detektoriais... Visi šie įrankiai mums suteikė žinių apie supernovas, apie tai, kaip veikia kvantinė mechanika ir t. t. Gravitacinės bangos yra visiškai naujas būdas žiūrėti į Visatą. Juodųjų skylių susidūrimo negalėtume užfiksuoti jokiais kitais instrumentais.
Kai pirmą kartą Galileo Galilei pažiūrėjo per teleskopą ir aptiko Jupiterio palydovus, niekas net neįsivaizdavo, kad tokie egzistuoja. Mes darome kažką panašaus. Niekas nėra matęs dvinarių juodųjų skylių, buvo tik teoriniai svarstymai. Tikiu, kad pamatysime dar daugiau įdomių dalykų. Tikiuosi, kartu sužinosime daugiau ir apie gyvybę.
– Kokio kito LIGO atradimo labiausiai laukiate?
– Negaliu prognozuoti, bet norėčiau, kad tai būtų supernovos. Manau, kad jos taip pat sukelia gravitacines bangas. Supernovas labai sunku pamatyti, bet, jeigu tai padarysime, sužinosime labai daug naujos informacijos apie procesus, vykstančius sprogus žvaigždei. Problema ta, kad supernovos yra labai retas reiškinys. Mūsų galaktikoje jos įvyksta galbūt tik kas 100 metų.
Labiausiai norėčiau užfiksuoti taip vadinamą pirminį gravitacinių bangų foną, Didžiojo Sprogimo liekaną. Gravitacinės bangos padėtų pamatyti Visatos gimimo momentą, kai dar net nebuvo šviesos.
