Σε νέα φάση η αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων

Σε νέα επίπεδα ακρίβειας και ευαισθησίας θα λειτουργεί σύντομα το αμερικανικό LIGO, ένα από τα μεγαλύτερα πειράματα για την ανίχνευση των λεγόμενων βαρυτικών κυμάτων, ρυτιδώσεων στο χωροχρόνο που προβλέφθηκαν από τον Αϊνστάιν αλλά παραμένουν άφαντες μέχρι σήμερα.

Η αναβάθμιση των δύο ανιχνευτών LIGO -ένας στην πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας ακόμα στη Λουιζιάνα- αναπτερώνει τώρα τις ελπίδες των φυσικών για την ανίχνευση του θεωρητικού φαινομένου, έπειτα από μια δεκαετία άκαρπης αναζήτησης με τους αρχικούς ανιχνευτές.

Όπως τονίζει το BBC, η αναβάθμιση των ανιχνευτών ανακοινώθηκε στο Βρετανικό Φεστιβάλ Επιστήμης που πραγματοποιείται στο Μπέρμιγχαμ, και τα αναβαθμισμένα συστήματα προγραμματίζεται να λειτουργήσουν σε πλήρη ισχύ από το καλοκαίρι του 2015.

Η ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων είχε προβλεφθεί το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας. Ο μεγάλος φυσικός είχε υπολογίσει ότι η περιστροφή σωμάτων μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που οποία κινούνται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο, δημιουργούν κυματισμούς στο χωροχρόνο που διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός.

Τον περασμένο Μάρτιο, διεθνής ερευνητική ομάδα προκάλεσε σάλο όταν ανακοίνωσε ότι βρήκε ίχνη μιας ιδιαίτερης κατηγορίας βαρυτικών κυμάτων, τα οποία πρέπει να έκαναν την εμφάνισή τους μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μελέτη όμως τέθηκε υπό αμφισβήτηση, και ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων παραμένει ανεπιβεβαίωτη.

Μεζούρες ακριβείας

Τα βαρυτικά κύματα, εφόσον υπάρχουν, ουσιαστικά τεντώνουν το χώρο σε μια διάσταση (ας πούμε κατά μήκος) και τον συμπιέζουν σε μια άλλη (ας πούμε κατά πλάτος)

Αυτό είναι το φαινόμενο που προσπαθούν να καταγράψουν οι ανιχνευτές LIGO. Καθένας από τους δύο ανιχνευτές συνίσταται από δύο
σωλήνες τοποθετημένους κάθετα ο ένας στον άλλο, μέσα στους οποίους
υπάρχουν δέσμες λέιζερ που μετρούν το μήκος των σωλήνων με εξαιρετικά
μεγάλη ακρίβεια.

Τα βαρυτικά κύματα θα γίνονταν θεωρητικά αντιληπτά από μικρές
μεταβολές στο μήκος των δύο σωλήνων, εξαιτίας της παραμόρφωσης του χώρου. Οι σωλήνες έχουν μήκος 4 χιλιόμετρα, όμως η πειραματική διάταξη θα μπορούσε να μετρά μεταβολές τουλάχιστον 1.000 φορές μικρότερες από τη διάμετρο ενός ατόμου.

Η αναβάθμιση των συστημάτων με ισχυρότερα λέιζερ και νέα οπτικά επιτρέπει θεωρητικά την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από απόσταση περίπου 88 εκατομμυρίων χρόνων φωτός. Τελικός στόχος είναι η αύξηση αυτής της απόστασης στα 650 εκατομμύρια έτη φωτός -αυτό σημαίνει ότι οι ανιχνευτές θα μπορούν να σαρώνουν μια σφαίρα στο Διάστημα 1.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι η αρχική μορφή των συστημάτων.

Στην Ευρώπη λειτουργούν στο μεταξύ οι ανιχνευτές GEO600 και Virgo, ενώ ανάλογο ερευνητικό πρόγραμμα, με την ονομασία Indigo, ανακοίνωσε πρόσφατα και η Ινδία.

Βαγγέλης Πρατικάκης