Η νέα εποχή θα φέρει... επανάσταση στην κατανόησή μας για το Σύμπαν
To πείραμα LIGO του οποίου τα αποτελέσματα έφεραν επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε το σύμπαν, «δεν θα σταματήσει να μας εκπλήσσει», τονίζει η Σίλα Ρόουαν –ένα από τα βασικά μέλη της διεθνούς αυτής επιστημονικής συνεργασίας– η οποία μελετά τα βαρυτικά κύματα εδώ και 25 χρόνια.
Σημαντική ανακοίνωση
Στη διάρκεια του μεγαλύτερου ευρωπαϊκού συνεδρίου γενικής επιστήμης ESOF2016, η «Κ» συνάντησε τη δρα Ρόουαν, καθηγήτρια Φυσικής και Αστρονομίας και διευθύντρια του Ινστιτούτου Βαρυτικής Ερευνας στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης, και μίλησε μαζί της για τις ελπίδες που τρέφει η επιστημονική κοινότητα από τη δεύτερη φάση λειτουργίας του πειράματος LIGO.
– Μόλις λίγες εβδομάδες μετά την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων υπήρξε και μια δεύτερη, που ανακοινώθηκε τον Ιούνιο. Τι μας διδάσκει αυτή η δεύτερη παρατήρηση;
– Η δεύτερη ανίχνευση έγινε πράγματι τρεις μήνες μετά την πρώτη, συγκεκριμένα την επόμενη ημέρα των Χριστουγέννων. Η παρατήρηση αυτή είναι σημαντική κυρίως για δύο λόγους. Ο πρώτος είναι ότι και τα δύο γεγονότα προέρχονται από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών και, δεδομένου του σύντομου χρονικού διαστήματος μεταξύ των δύο παρατηρήσεων, μας κάνει να αναλογιστούμε ότι εκεί έξω υπάρχει ένα πλήθος τέτοιων πηγών. Αρχίζουμε λοιπόν να πιστεύουμε ότι τέτοιου είδους συστήματα δεν αποτελούν εξαίρεση. Παραδείγματος χάριν, εάν κάποιος δεν έχει δει ποτέ του σκύλο, και ο πρώτος σκύλος που θα αντικρίσει έχει τρία πόδια, τότε θα σκεφτεί ότι ο σκύλος είναι ένα ζώο με τρία πόδια. Θα χρειαστεί να συναντήσει κανείς περισσότερους από έναν σκύλους για να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι ο σκύλος είναι ένα ζώο με τέσσερα πόδια, και ότι ο πρώτος που είχε συναντήσει είχε πιθανώς κάποιο ατύχημα που του προσέδωσε αυτήν την ιδιαιτερότητα. Το ίδιο συμβαίνει και στην περίπτωσή μας με τα συστήματα των μαύρων τρυπών.
Ο δεύτερος λόγος είναι ότι ανακαλύπτοντας μια οικογένεια τέτοιων πηγών μπορούμε να συγκεντρώσουμε πληροφορίες σχετικά με το πώς αυτές σχηματίστηκαν και να μετρήσουμε τις ιδιότητές τους. Πριν γίνουν αυτές οι παρατηρήσεις είχαμε μόνο θεωρίες. Εάν όμως καταφέρουμε κάποια στιγμή να μετρήσουμε τη στροφορμή και την κατεύθυνση της στροφορμής των μαύρων τρυπών, θα μπορέσουμε να βγάλουμε συμπεράσματα σχετικά με τον τρόπο που αυτές σχηματίστηκαν. Εάν για παράδειγμα η στροφορμή μιας μαύρης τρύπας έχει την ίδια κατεύθυνση με εκείνη μιας δεύτερης, αυτό πιθανώς να σημαίνει ότι έχουν την ίδια προέλευση, ενώ στην αντίθετη περίπτωση μπορεί κανείς να υποθέσει ότι δημιουργήθηκαν ανεξάρτητα η μία από την άλλη, και κάποια στιγμή ήρθαν κοντά σχηματίζοντας ένα διπλό σύστημα μαύρων τρυπών.
– Σε πόσο καιρό θα μπούμε στην πολυσυζητημένη εποχή της αστρονομίας βαρυτικών κυμάτων;
– Εχουμε ήδη μπει. Ομως όσο αυξάνουμε την ευαισθησία των ανιχνευτών θα παρατηρούμε όλο και περισσότερα τέτοια γεγονότα. Σε δύο χρόνια, και με συνεχείς αναβαθμίσεις, μπορεί να φτάσουμε να παρατηρούμε και ένα τέτοιο γεγονός την ημέρα! Και αυτή η νέα εποχή δεν θα φέρει επανάσταση μόνο στη μελέτη των μαύρων τρυπών, τις οποίες πολύ πιθανόν να μην καταφέρναμε να παρατηρήσουμε μόνο με ηλεκτρομαγνητικές μετρήσεις. Αυτή η εποχή θα προσφέρει γενικά έναν νέο τρόπο μελέτης του σύμπαντος. Παραδείγματος χάριν, στην περίπτωση των υπερκαινοφανών αστέρων ή σουπερνόβα, παρότι αυτά εκπέμπουν ένα οπτικό σήμα, ο μηχανισμός που λαμβάνει χώρα όταν εκρήγνυται το εσωτερικό ενός αστεριού αποτελεί ακόμα μυστήριο, το οποίο ίσως καταφέρουμε να διαλευκάνουμε με τη βοήθεια των βαρυτικών κυμάτων. Επίσης, από ηλεκτρομαγνητικές μετρήσεις γνωρίζουμε πια ότι το σύμπαν μας όχι μόνο διαστέλλεται αλλά η διαστολή του είναι επιταχυνόμενη. Ωστόσο, πρόσφατες αποδείξεις έδειξαν ότι διαφορετικές ηλεκτρομαγνητικές μετρήσεις καταλήγουν σε ελαφρώς διαφορετικές απαντήσεις σχετικά με τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος. Αντίθετα, με τα σήματα βαρυτικών κυμάτων που λαμβάνουμε θα μπορούμε στο μέλλον να εξάγουμε ασφαλή συμπεράσματα σχετικά με τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος, όπως αυτός βιώνεται από τη βαρύτητα και όχι από το φως.
– Αφού τα βαρυτικά κύματα δεν τα βλέπουμε, πώς καταφέρνουμε να τα ανιχνεύσουμε;
– Αυτό που ανιχνεύουμε είναι μια δόνηση. Με το πέρασμα των βαρυτικών κυμάτων ανάμεσα σε σημεία ή αντικείμενα στον χώρο αλλάζει η απόσταση μεταξύ τους, οπότε αυτό που ανιχνεύουμε στην ουσία είναι δονούμενοι χώροι. Η όλη διαδικασία θυμίζει κάπως τη λειτουργία του πικάπ στο οποίο η βελόνα κινείται πάνω στα αυλάκια του δίσκου, «νιώθει» τις δονήσεις και τις μεταφράζει, μέσω ενός ηχείου, σε ήχο.
Οι δονήσεις
Κάποιος θα μπορούσε να φανταστεί ότι ο δίσκος είναι ο ουρανός, η βελόνα ο ανιχνευτής και τα αυλάκια του δίσκου οι δονήσεις στο Διάστημα. Κατά τον ίδιο τρόπο εμείς έχουμε κατασκευάσει μεγάλους ανιχνευτές που «νιώθουν» τις δονήσεις του χώρου τη στιγμή που περνούν ανάμεσά τους βαρυτικά κύματα. Στη συνέχεια παίρνουμε αυτές τις δονήσεις, τις μετατρέπουμε σε ήχο και τις ακούμε.
– Και αρκεί αυτός ο ήχος για να διακρίνετε την πηγή των βαρυτικών κυμάτων;
– Ακριβώς. Οι ιδιότητες της πηγής είναι κωδικοποιημένες μέσα στο σήμα, δηλαδή στη δόνηση, και στη συνέχεια στον ήχο στον οποίο την έχουμε μετατρέψει. Είναι σαν να ακούς το κελάηδισμα πουλιών και να αναγνωρίζεις το είδος του πτηνού μόνο από τον ήχο. Μια τσιριχτή φωνή ίσως να προέρχεται από ένα μικρό πουλί, ενώ μια πάπια βγάζει τελείως διαφορετικό ήχο.
– Aραγε, πόσα βαρυτικά κύματα μας διαπερνούν αυτή τη στιγμή που μιλάμε;
– Βαρυτικά κύματα, είτε αυτά είναι απομεινάρια της Μεγάλης Εκρηξης είτε προέρχονται από αυτές τις μαύρες τρύπες, μας διαπερνούν συνεχώς. Μόνο που είναι τόσο αμυδρά που είναι αδύνατο να τα αισθανθούμε. Γι’ αυτό και για να τα «νιώσουμε» αναγκαζόμαστε να χτίσουμε αυτούς τους μεγάλους ανιχνευτές.
Μια μικρή χώρα πρέπει να ξέρει πώς δουλεύουν παγκοσμίως
Από τα μέσα Ιουνίου 2016, η δρ Ρόουαν είναι η νέα Chief Scientific Adviser (Διευθύνων επιστημονικός σύμβουλος) της Σκωτίας, και από τη θέση αυτή, που την απασχολεί τρεις ημέρες την εβδομάδα, προσφέρει επιστημονικές εμπειρογνωμικές συμβουλές στην κυβέρνηση της χώρας.
– Αποτέλεσε το LIGO έμπνευση για να κάνετε αίτηση για τη θέση του Chief Scientific Adviser;
– To LIGO είναι ένα εξαιρετικά διεθνές έργο. Για να παραδώσει κανείς ένα έργο τέτοιας κλίμακας χρειάζεται να συνεργαστεί στενά με πολλούς συναδέλφους από το εξωτερικό και να αποκτήσει μια αντίληψη του τρόπου με τον οποίο τα πράγματα δουλεύουν στις διάφορες χώρες. Πιστεύω ότι για μια μικρή χώρα όπως η Σκωτία, είναι πολύ σημαντικό, εκτός από τα εσωτερικά της, να γνωρίζει επίσης τον τρόπο με τον οποίον δουλεύουν τα πράγματα σε παγκόσμιο επίπεδο. Εάν μια χώρα θέλει να έχει επιτυχίες στην επιστήμη, πρέπει να γνωρίζει τόσο τη θέση της στο παγκόσμιο στερέωμα όσο και τα δυνατά της σημεία.
– Ως μια μικρή χώρα, προτείνετε στη Σκωτία να επικεντρωθεί σε κάποια πεδία έρευνας ή να είναι ανοιχτή σε κάθε επιστημονική ιδέα και κατεύθυνση;
– Οχι μόνο στην επιστήμη, αλλά σε κάθε τομέα, πρέπει κανείς να εφαρμόζει λίγο και από τα δύο. Από τη μια πρέπει να αναγνωρίζει τα δυνατά του σημεία και, ξέροντας ότι βραχυπρόθεσμα θα του φανούν χρήσιμα, να επενδύει σε αυτά. Ομως, από την άλλη, πρέπει να έχει και το ένα μάτι στον ορίζοντα, επενδύοντας και σε τομείς που πιθανώς να έχουν μεγαλύτερο ρίσκο, αλλά που μακροπρόθεσμα μπορεί να φέρουν καρπούς. Ενα τέτοιο εγχείρημα υψηλού ρίσκου αλλά και υψηλής ανταμοιβής ήταν και το LIGO, που πήρε πάνω από 40 χρόνια να ευδοκιμήσει. Κατ’ αυτόν τον τρόπο μπορείς να συντηρήσεις το παρόν, ενώ ταυτόχρονα προνοείς για το μέλλον. Και αυτό διότι στον κόσμο κάποια πράγματα αλλάζουν, και εάν κάποιος υπερεπικεντρωθεί σε τομείς που σήμερα αποτελούν το δυνατό του σημείο, μπορεί στο μέλλον ο τομέας αυτός να μην αποτελεί πλεονέκτημα. Οπότε, είναι απαραίτητη μια ισορροπία.
– Πώς είναι να ξεκινάει κανείς την καριέρα του ως Chief Scientific Adviser της Σκωτίας και μόλις λίγες μέρες μετά να διαπιστώνει ότι πρέπει να σχεδιάσει ένα μέλλον εκτός της Ευρωπαϊκής Eνωσης;
– Hταν ένα αποτέλεσμα που δεν ήταν αναμενόμενο στη Σκωτία και πράγματι οι Σκωτσέζοι ψήφισαν να παραμείνουν στην Ευρωπαϊκή Ενωση. Σίγουρα τα πράγματα είναι ακόμα αβέβαια. Από τη μια δεν έχει αλλάξει τίποτα, και απ’ την άλλη έχουν αλλάξει τα πάντα. Οι επιστήμονες προσπαθούν να δουλέψουν σκληρά για να διατηρήσουν τις σχέσεις τους με τους ξένους συνεργάτες τους και το δίκτυο που έχουν δημιουργήσει. Αλλωστε, βρισκόμαστε ακόμα στην Ε.Ε. και διατηρούμε ακόμα το δικαίωμα να υποβάλουμε αιτήσεις για έργα.
Επιλογές
Αυτό που προσπαθώ να κάνω από τη θέση που κατέχω είναι να διερευνήσω τις επιλογές που έχει η επιστήμη όταν τελικά χρειαστεί να ενεργοποιηθεί το άρθρο 50 για την έξοδο της Βρετανίας από την Ε.Ε. και να εξασφαλίσω ότι όταν αρχίσουν οι διαπραγματεύσεις, θα αναγνωριστεί και θα προστατευτεί η αξία της επιστήμης στο Ηνωμένο Βασίλειο – και στη Σκωτία ειδικότερα. Είναι πολύ σημαντικό να διαφυλάξουμε τη συμμετοχή μας σε ευρωπαϊκά και διεθνή έργα – και αυτό όχι μόνο από θέμα χρηματοδότησης. Σίγουρα η χρηματοδότηση είναι τεράστιας σημασίας, αλλά αυτό που είναι εξίσου σημαντικό είναι να βρίσκεται κανείς στο τραπέζι των συζητήσεων όταν σε αυτό συζητείται το μέλλον.
Το πείραμα LIGO με τους 1.000 φυσικούς
Περισσότεροι από 1.000 φυσικοί έχουν εργαστεί στο πείραμα LIGO, που αποτελείται από δύο τεράστιους πανομοιότυπους ανιχνευτές, ο ένας στο Λίβινγκστον της πολιτείας της Λουιζιάνα των ΗΠΑ και ο άλλος στο Χάνφορντ της πολιτείας της Ουάσιγκτον. Η ερευνητική ομάδα της δρος Ρόουαν στη Γλασκώβη της Σκωτίας ήταν υπεύθυνη για την κατασκευή των αναρτήσεων για τους καθρέφτες του LIGO, οι οποίοι λειτουργούν σαν δοκιμαστικές μάζες για τη μέτρηση των βαρυτικών κυμάτων. Κάθε ένας από τους τέσσερις καθρέφτες ζυγίζει 40 κιλά και συγκρατείται από τέσσερις ίνες γυαλιού –σχηματίζοντας κάτι σαν εκκρεμές– με σκοπό να δημιουργείται μόνωση από την κίνηση του εδάφους. Κάθε μία από αυτές τις ίνες είναι λίγο πιο παχιά από μια τρίχα, και ο λόγος που είναι κατασκευασμένες από γυαλί είναι για να ελαχιστοποιείται η τριβή που προκύπτει από το ίδιο το υλικό. Οι καθρέφτες κρέμονται σχεδόν ακίνητοι πάνω στις αναρτήσεις περιμένοντας να αντιδράσουν στο πέρασμα κάποιου βαρυτικού κύματος. Σύμφωνα με τη θεωρία του Αϊνστάιν, όταν κάποιο βαρυτικό κύμα περάσει από τον ανιχνευτή, η απόσταση μεταξύ των καθρεφτών θα υποστεί απειροελάχιστη αλλαγή.
Πηγή: Καθημερινή της Ασπασίας Δασκαλοπούλου
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου