Tänä aamuna Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia myönsi Nobelin fysiikan palkinnon kolmelle yhdysvaltalaiselle fyysikolle Rainer Weissille Massachusettsin teknillisestä instituutista sekä Kip S. Thornelle ja Barry C. Barishille Kalifornian teknillisestä instituutista heidän työstään työskennellä gravitaatioaaltojen löytämisen takana - eräänlainen aalto-ajan kankaassa tapahtuva aaltoilu, jonka Albert Einstein ensi kerran ennusti yli 100 vuotta sitten.
Asiaan liittyvä sisältö
- Mitä neutronitähtien törmäys merkitsee pimeälle aineelle
Kuten Dennis Overbye The New York Times raportoi, kolme palkinnonsaajaa olivat liikkeellepanevana voimana Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) -laitteessa, joka on suunniteltu havaitsemaan painovoima-aallot. He johtivat yli 1000 tutkijan konsortion, joka työskenteli vuosikymmenien ajan kerätä, analysoida ja parantaa ilmaisimia. Ja vuonna 2015 heidän pyrkimyksensä lopulta kannattivat havaitsemalla pienen sirkuksen, joka päästiin kahdesta mustasta reiästä, jotka törmäsivät yli miljardi vuotta sitten.
Vaikka etsinnän ja palkinnon välinen aika - vain kaksi vuotta - on Nobelin mukaan lyhyt (jopa Einstein odotti palkintoaan 16 vuotta), projektin siemenet olivat yli 40 vuotta valmistusvaiheessa.
Painovoima-aaltojen havaitseminen järkytti fysiikan yhteisöä ja vahvisti yhden Einsteinin suhteellisuusteorian keskeisistä vuokralaisista. Tämän teorian mukaan supermassiivisten esineiden, kuten mustien reikien, liikkeet aiheuttavat väreilyä avaruusajan kankaan läpi - kuten aaltoja lampiin pudonneen pikkukivi. Mutta fyysikot epäilivät vuosikymmenien ajan, ovatko nämä aallot todella olemassa - voisiko ne koskaan havaita.
Tohtoriopiskelijana 1960-luvun alkupuolella Kip Thorne uskoi olevansa siellä. Ja 1970-luvulle mennessä uudet mallinnus- ja ajatuskokeet alkoivat vakuuttaa yhä useampia tutkijoita. "Musiikki oli siellä. He eivät vain olleet kuulleet sitä vielä", Jennie Rothenberg Gritz kirjoitti Smithsonianille vuonna 2017, kun trio sai kunnian lehden American Ingenuity Award -palkinnolla.
Vuonna 1972 Weiss julkaisi paperin alkuperäisestä käsityksestään ns. Laser Gravitaatioaaltoantennista, joka yhdessä Thornen kanssa tarkensi ja toteutti kunnianhimoisen suunnitelman. Se oli radikaali idea: luo ilmaisin, joka on riittävän herkkä havaitsemaan aallon aallon aikana, joka on pienempi kuin protonin halkaisija.
Barish, joka oli aiemmin Suprajohtavan Supercollider-projektin päällikkö, liittyi ryhmään myöhemmin, jolloin hänestä tuli LIGO: n johtaja vuonna 1994. Hänelle annetaan usein hyvitystä projektin uudelleenjärjestelystä ja hallinnosta, jota yritettiin jatkaa tuolloin. Mutta lopulta LIGO syntyi.
LIGO koostuu kahdesta L-muotoisesta ilmaisimesta, joista toinen sijaitsee Louisianassa ja toinen Washingtonin osavaltiossa - erotettu 1865 mailin etäisyydellä. Jokaisessa ilmaisimessa, Gritzin mukaan, on kaksi 2, 5 mailin mittaista vartta, joiden molemmissa päissä on maailman tasaisin peili. Kuten fyysikko Brian Greene kirjoitti viime vuonna Smithsonian.com-sivustolle, ilmaisin mittaa ajan, joka kuluu erittäin voimakkaalla lasersäteellä pomppimiseen kahden peilin välillä ja mittaa mahdolliset minuuttierot. Pienet muutokset laserien kulkuajalla osoittavat kulkevaa painovoima-aaltoa.
Ensimmäisen kahdeksan vuoden ajan observatorio kamppaili, ja se suljettiin vuonna 2010 200 miljoonan dollarin retoolille. Mutta syyskuussa 2015, pian uudelleenkäynnistyksen jälkeen, LIGO havaitsi ensimmäisen ripplen. Sittemmin on havaittu vielä kolme painovoima-aaltoa. Yksi, LIGO: n ja Italian Neitsytutkimuskeskuksen välinen yhteistyö, julkistettiin vasta viime viikolla.
Vaikka palkinnolla tunnustetaan vain kolme tutkijaa, detektorin menestymiseen tarvittiin joukko tutkijoita, raportoi Hannah Devlin ja Ian Sample The Guardianissa . "Pidän tätä enemmän asiana, joka tunnustaa noin 1000 ihmisen työn", Weiss sanoo. "Inhoan kertoa teille, mutta niin kauan kuin 40 vuotta ihmiset ajattelevat tätä, yrittävät havaita ... ja saadaan hitaasti mutta varmasti tekniikka yhdessä tekemään sen."
Devlin ja Sample kertovat, että joukkueessa oli neljäs jäsen, joka olisi todennäköisesti saanut myös palkinnon. Skotlantilainen fyysikko Ronald Drever, toinen LIGO-ryhmän ydinjäsen, kuoli dementiasta maaliskuussa. Nobel-komitea ei yleensä jaa palkintoa postuumisesti.
Löytö on pelinvaihdin tähtitieteilijöille ja fyysikoille, ja tarjoaa uuden työkalun maailmankaikkeuden tutkimiseen. Kuten Green kirjoitti viime vuonna, toisin kuin valo, röntgen, gammasäte, infrapuna tai muu signaali, jota tähtitieteilijät käyttävät taivaan tutkimiseen, painovoima-aallot kulkevat kaiken läpi eikä niitä voida estää. Joten aaltoja voitaisiin käyttää valtioiden "rajojen ulkopuolella" olevien valtakuntien tutkimiseen - mukaan lukien kenties "suuren bangin villi rumble, 13, 8 miljardia vuotta sitten".
Kuten Green kirjoittaa: "Historia palaa löytölle yhtenä niistä harvoista käännepisteistä, jotka muuttavat tieteen kulkua."
