Nobelova nagrada za fiziko 2017

Letošnjo Nobelovo nagrado za fiziko prejmejo ameriški fiziki Rainer Weiss (polovico) ter Barry C. Barish in Kip S. Thorne (vsak četrtino) za odločilne prispevke pri detektorju LIGO in odkritju gravitacijskih valov. Te so prvikrat odkrili leta 2015 in to javnosti predstavili februarja 2016, do danes pa so jih zaznali še v treh drugih dogodkih. S tem so stoletje po Einsteinovi napovedi tudi eksperimentalno potrdili njegove teoretične izpeljave. Gravitacijski valovi tlakujejo pot do novega načina opazovanja vesolja.

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) je projekt v ZDA, v katerem sodeluje več kot tisoč raziskovalcev iz več kot dvajset držav. Projekt je 14. septembra 2015 ob 11.51 (po našem času) zaznal malenkostni raztezek in skrček samega prostora. S tem so končno potrdili Einsteinovo izpeljavo, da pospeševanje velikih mas v vesolju za seboj pušča valove v prostor-času, ki jih načeloma lahko merimo. Problem je, da je gravitacijska sila tako šibka, da potrebujemo ogromne mase, da so valovi merljivi. Še Einstein je bil svoj čas prepričan, da jih nikoli ne bomo uspeli meriti. Prve posredne indice zanje smo dobili že v 70. letih, ko sta ameriška astronoma Joseph Taylor in Russell Hulse s teleskopom opazovala dvojni pulzar. Zvezdi, ki sta ga sestavljali, sta krožili čedalje hitreje in bliže, spremembe pa so bile v skladu z izračuni za gravitacijske valove. A na pravo odkritje je bilo treba počakati do leta 2015 in ne leta 2014.

K sreči sta se pred 1,3 milijardami let prav toliko svetlobnih let oddaljeni črni luknji z masama 29 in 36 Sonc zlili v novo črno luknjo z maso 62 Sončevih mas. Preostanek mase se je pretvoril v energije, sam dogodek pa je bil tako buren, da je povzročil močne gravitacijske valove. In k sreči smo imeli LIGO, da jih je izmeril.

LIGO sestavljata dva sestrska detektorja. Eden je v Hanfordu v zvezdni državi Washington, drugi pa 3000 kilometrov južneje v Livingstonu v Louisiani. Vsak ima štiri kilometre dolga kraka, na koncu katerih so obešena zrcala, po njih pa v vakuumu potuje izjemno stabilen laserski žarek. Njegova valovna dolžina in intenziteta je izjemno stabilna, saj lahko le tako merimo raztezke, ki na razdalji štirih kilometrov znašajo manj kot tisočinko jedra atoma. Praktično neverjetno, a tudi tako majhne spremembe lahko merimo!

Dva detektorja sta potrebna zato, da lahko posledice gravitacijskih valov ločimo od drugih šumov. Ko je skoznju potoval enak val z razmakom 7 milisekund, kolikor traja pot od enega detektorja do drugega s svetlobno hitrostjo, so bili lahko znanstveniki prepričani, da so na pravi poti. Še pred modernim detektorjem LIGO so Thorne, Weiss in že pokojni Ronald Drever delali na manjših interferometrih, saj so verjeli, da je na tak način mogoče detektirati gravitacijske valove. Drever žal ni mogel dobiti nagrade, ker je posmrtno ni moč prejeti.

Leta 1994 je Barry Barish prevzel vodenje projekta LIGO in ugotovil, da kot mala skupina 40 raziskovalcev ne bodo prišli daleč, zato ga je transformiral v ogromno kolaboracijo, kakršna je danes. Poiskal je raziskovalne skupine in ljudi, nato pa je leta 2015 začel delovati nov, večji interferometer. Še preden so ga uradno otvorili (le da tedaj tega javnost še ni vedela), je skozenj že priletel prvi gravitacijski val. Ostalo je - obdelava podatkov.