Μιχάλης Αγάθος: Βαρυτικά κύματα , η μεγάλη ανακάλυψη

Μία από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις της εποχής έγινε τη χρονιά που μας πέρασε και πρόκειται για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων στη Γη από την σύγκρουση δύο άστρων νετρονίων από εργαστήρια στις ΗΠΑ και την Ευρώπη.
Επιπλέον, για πρώτη φορά εντόπισαν και παρατήρησαν με τηλεσκόπια την ισχυρή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που συνόδευε το κοσμικό αυτό φαινόμενο.

Το γεγονός θεωρήθηκε πολύ σημαντικό, ώστε να ανακοινωθεί με ταυτόχρονες συνεντεύξεις και στις δύο πλευρές του Ατλαντικού σε Ουάσιγκτον, Λονδίνο και Γκάρτσινγκ Γερμανίας. Όχι μόνο οι ερευνητές των δύο αμερικανικών ανιχνευτών LIGO και του ευρωπαϊκού Virgo έκαναν την ανίχνευση των ίδιων των βαρυτικών κυμάτων, αλλά στη συνέχεια 70 επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια κατέγραψαν το φως που εκπέμφθηκε από τη πηγή των βαρυτικών κυμάτων τις επόμενες ώρες, μέρες και εβδομάδες.

              

 Στους φυσικούς Ράινερ Βάις, Μπάρις και Θορν απονεμήθηκε τον Οκτώβριο 2017 το βραβείο Νόμπελ Φυσικής, για την εξαιρετικά σημαντική προσφορά τους στην παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων, όπως ανακοίνωσε η Σουηδική Βασιλική Ακαδημία των Επιστημών. 

Στην ομάδα LIGO συμμετείχαν οχτώ Έλληνες επιστήμονες, εκ των οποίων ο 34χρονος Κερκυραίος μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP) του Πανεπιστημίου του Cambridge. 

Ο Μιχάλης Αγάθος μίλησε στο Corfuland.gr και στο Νίκο Στούπη. 

Διαβάστε τι μας είπε.

 Ν.Σ.: Από ποια ηλικία ξεκίνησε η ενασχόλησή σου µε τη Φυσική (ανεξάρτητα από το υποχρεωτικό µάθηµα του σχολείου);

 Μ.Α.: Δεν ξέρω αν κάποια συγκεκριμένη στιγμή συνέβη κάποιο “κλικ” αλλα από µικρός, όσο μπορώ να θυμηθώ, είχα μια "βουρλισιά" για τις επιστήμες γενικότερα και ιδιαίτερα τη φυσική (ακόµη κι αν δεν ήξερα ότι λεγόταν έτσι). Ήθελα να καταλάβω τα πάντα, πώς λειτουργεί ο κόσµος γύρω µας, τι είδους νόµοι διέπουν τη φύση. Και υπήρχαν πάντα ερεθίσµατα που δεν άφηνα να πέσουν, από παιδικά εικονογραφημένα βιβλία επιστήμης και συναρμολογούμενα παιχνίδια, μέχρι ταινίες επιστημονικής φαντασίας, ντοκιμαντέρ και βιβλία εκλαϊκευμένης φυσικής. Χαρακτηριστικά θυμάμαι, έχουμε έναν κοντινό οικογενειακό φίλο, φυσικό, με µια χαοτική βιβλιοθήκη γεμάτη βιβλία Φυσικής, Μαθηματικών, Πολιτικής Ιστορίας και Μαρξισμού. Αν και δεν ήμουν ποτέ βιβλιοφάγος, µικρός χανόµουν για ώρες σε κάθε μας επίσκεψη. Μεταξύ Marx και Maxwell τελικά με κέρδισε ο τελευταίος, προφανώς υπήρχε µια προδιάθεση εκεί, ίσως και λόγω ποσότητας κειμένου ανά βιβλίο, ποιός ξέρει…

 Ν.Σ.: Τι είναι η Φυσική επιστήμη για σένα; 

Μ.Α.: Υπάρχει λόγος που από την εποχή του Αριστοτέλη µέχρι και τον 19ο αιώνα η Φυσική κατηγοριοποιούταν ως Φιλοσοφία. Η Φυσική βρίσκεται παντού και έχει να κάνει µε τα πάντα. 

Βρίσκεται στην οθόνη που εκπέμπει το φως με το οποίο διαβάζεις αυτό το κείμενο, βρίσκεται στο πανί το οποίο τριμάρουµε για να φτάκουμε στη Λάκκα πριν νυχτώσει, στα μουσικά όργανα της φιλαρμονικής που παίζουν Αμλέτο το Σάββατο πρωΐ και στον άθραυστο λαιμό του μπότη που μάζεψες για γούρι, στα δισεκατομμύρια τρανζίστορ στον επεξεργαστή του κινητού με το οποίο ποστάρουμε ένα άρθρο για να το δουν οι φίλοι µας μόλις προσγειωθούν στο απέναντι ημισφαίριο. Βρίσκεται στις σταγόνες της βροχής, στα ερείπια του σεισμού, στην παλίρροια της Σελήνης, στο φως του Ήλιου και τα άστρα της νύχτας, στις σπείρες του Γαλαξία μας και φυσικά στις μαύρες τρύπες που συγκρούονται σε έναν µακρινό γαλαξία και εκπέµπουν βαρυτικά κύµατα. 

Και όταν µάθεις να βλέπεις τη Φυσική παντού και πάντα, δε µπορεί να µη σου γίνει εµµονή! 

Ν.Σ.: Ποιες είναι οι σπουδές σου μέχρι τώρα;

 Μ.Α.: Αποφοίτησα από τη Σχολή Εφαρμοσµένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστηµών στο ΕΜΠ το 2007 και συνέχισα στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης με μεταπτυχιακά σε Θεωρητική Φυσική και Μαθηµατικά με εργασίες κυρίως στον τομέα της Κβαντικής Βαρύτητας. Το 2011 ξεκίνησα το διδακτορικό µου πανω στη Φυσική Βαρυτικών Κυμάτων στο Ινστιτούτο Nikhef του Amsterdam (τον αντίστοιχο “Δηµόκριτο” της Ολλανδίας) και εδώ και σχεδόν 2 χρόνια εργάζομαι ως ερευνητής στο DAMTP του Πανεπιστηµίου του Cambridge. 

Ν.Σ.: Τι προηγήθηκε για να είσαι µέλος αυτής της διεθνούς οµάδας ; Πως επιλέχθηκες; 

Μ.Α.: Όταν ήρθε η ώρα να ψάξω διδακτορικό υπήρχε μια θέση στη σχετικά νέα οµάδα Βαρυτικής Φυσικής του Nikhef άµεσα συνδεδεµένη µε τους ανιχνευτές βαρυτικών κυµάτων LIGO και Virgo. Μετά από κάποια χρόνια θεωρίας σε βαρύτητα και σωματιδιακή φυσική, μου φάνηκε καλή ιδέα να δουλέψω πάνω σε κάτι πιο κοντά στο πείραμα. Φαινόταν να υπάρχει προοπτική για ενδιαφέροντα αποτελέσματα στα επόµενα χρόνια ιδιαίτερα στη µελέτη βαρυτικών φαινοµένων σε σχετικιστικά συστήµατα (µαύρες τρύπες, αστέρες νετρονίων, κ.α.). Ενδεχομένως η ανίχνευση βαρυτικών κυµάτων να έδινε και σηµαντικές πληροφορίες για τη φύση του χωρόχρονου, και (ίσως κάποτε) για µια ενοποιηµένη θεωρία κβαντικής βαρύτητας. Τα βαρυτικά κύµατα ήταν το συστατικό που έλειπε τα τελευταία 100 χρόνια, από τότε που ο A. Einstein προέβλεψε την ύπαρξή τους, και το ενδεχόµενο να τα ανιχνεύσουµε για πρώτη φορά µου φαινόταν συγκλονιστικό. Μου άρεσαν, τους άρεσα και έτσι πέρασα μερικά πολύ δημιουργικά χρόνια εκεί με αποκορύφωµα τον τελευταίο χρόνο οπότε και συνέβη η πρώτη µεγάλη ανακάλυψη: η πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυµάτων το Σεπτέµβρη του 2015. Καθυστέρησα µάλιστα την αποφοίτησή µου για περίπου 1 χρόνο, ώστε να συµπεριλάβω στη διατριβή μου αποτελέσµατα από την ανάλυση της πρώτης ανίχνευσης. Για όποιον ενδιαφέρεται, ολόκληρο το βιβλίο είναι ελεύθερα προσβάσιµο σε ηλεκτρονική µορφή Εδώ. 

Σήμερα είµαι µέλος της οµάδας LIGO του Cambridge ως µεταδιδακτορικός ερευνητής στην οµάδα Σχετικότητας και Βαρύτητας του DAMTP. 

Ν.Σ.: Τι αποκόμισες από τη συνεργασία σου µε τα υπόλοιπα µέλη της οµάδας όλο αυτό το χρονικό διάστηµα; 

Τι έχεις να θυµάσαι έντονα; 

Μ.Α.: Νιώθω εξαιρετικά τυχερός που είχα την ευκαιρία να συµµετάσχω σε µια τέτοια παγκόσµια επιστηµονική προσπάθεια, και να συνεργαστώ µε πολλούς εκλεκτούς συναδέλφους. Εκτός από τις τεχνικές γνώσεις που µου µετέδωσαν, αυτό που έκανε την εµπειρία ξεχωριστή είναι ότι, ειδικά οι νεαροί σε ηλικία, αναγκαστήκαµε να ωριµάσουµε πολύ γρήγορα, κάτω από το ξαφνικό τεράστιο βάρος ευθύνης που ήρθε µαζί µε τις ανακαλύψεις, µε την καθοδήγηση φυσικά των πιο έµπειρων. Οι 5 µήνες που µεσολάβησαν µεταξύ της 1ης ανίχνευσης και της δηµοσίευσης των αποτελεσµάτων µας ήταν για πολλούς ένας ασταµάτητος αγώνας δρόµου καθώς γνωρίζαµε ότι σύντοµα θα είχαµε πολλά φώτα στραµµένα πάνω µας. Η στιγµή που µου έχει µείνει πιο έντονα χαραγµένη στη µνήµη (ΟΚ, εκτός από τη στιγµή που είδαµε το πρώτο σήµα και πάθαµε όλοι πλάκα) είναι όταν κάποια ξηµερώµατα του Οκτώβρη συνδέθηκα µε έναν από τους υπερ-υπολογιστές του LIGO για να τσεκάρω τα αποτελέσµατα µιας ανάλυσης που του είχα αναθέσει. Είχα αναλάβει να εξετάσω αν το βαρυτικό κύµα που ανιχνεύσαµε είναι συµβατό µε τις προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας (ΓΘΣ) και ένα από τα τεστ εξέταζε αν τα βαρυτικά κύµατα εµφανίζουν διασπορά (αν δηλαδή κύµατα διαφορετικής συχνότητας ταξιδεύουν µε διαφορετικές ταχύτητες). Η ΓΘΣ προβλέπει ότι όλα τα βαρυτικά κύµατα ταξιδεύουν µε κοινή ταχύτητα, την ταχύτητα του φωτός. Αντίθετα, σε εναλλακτικές θεωρίες όπου ο φορέας της βαρυτικής αλληλεπίδρασης, το λεγόµενο “βαρυτόνιο” (graviton) έχει µάζα, προβλέπεται διασπορά. Τα αποτελέσµατα της ανάλυσης λοιπόν έδειχναν ξεκάθαρα ότι κανένα ίχνος διασποράς δεν φαίνεται να υπάρχει. Έτσι η ανακάλυψη επιβεβαίωσε για ακόµη μια φορά τη θεωρία του Einstein και µάλιστα έθεσε και ένα αυστηρό ανώτατο φράγµα στη µάζα του (υποθετικού ακόµα) βαρυτονίου: <1 .2x10-22="" c2="" div="" ev="">

Ν.Σ.: Πες µας λίγα λόγια για τα συναισθήµατά σου την ώρα της βράβευσης από την Σουηδική Ακαδηµία; 

Μ.Α.: Εντάξει, όλοι περίµεναν ότι κάποια στιγµή θα δοθεί βραβείο Nobel για τα βαρυτικά κύµατα, το βασικό ερώτηµα ήταν πότε και σε ποιούς. Η ανακοίνωση έπεφτε λίγο πριν την ώρα του πρωινού καφέ οπότε μαζευτήκαµε με τους συναδέλφους λίγο νωρίς για να προβάλουµε την τελετή ζωντανά. Στο δωµάτιο βρισκόταν και ο Stephen Hawking, που ίσως άξιζε να μοιραστεί µέρος του βραβείου, έχοντας θεµελιώσει σηµαντικό κομμάτι της θεωρίας των µαύρων τρυπών. Παραδέχοµαι ότι είχα ήδη ένα µπουκάλι σαµπάνιας που είχε ξεµείνει στο γραφείο µου από την περσινή τελετή (σε περίπτωση που…), οπότε το πρώτο συναίσθηµα όταν ανακοινώθηκε το βραβείο ήταν µάλλον ανακούφιση που δε θα χρειαστεί να το κρύψω για άλλον ένα χρόνο. Τα ονόµατα ήταν επίσης αναµενόµενα: Rai Weiss, Kip Thorne, Barry Barish, οι τρεις σηµαντικότεροι (εν ζωή) συντελεστές του πειράµατος LIGO από τις πρώτες µέρες σύλληψής και κατασκευής του τις δεκαετίες του ’70 και ‘90. Είµαι βέβαιος ότι ήταν και οι τρεις πανευτυχείς για την κορυφαία αυτή αναγνώριση ενός έργου ζωής, αλλά είµαι ακόµη πιο βέβαιος ότι το συναίσθηµα της πρώτης ανακάλυψης δε θα το άλλαζαν µε κανένα αριθµό βραβείων. 

Ν.Σ.: Ποια είναι η σηµασία αυτής της « ανακάλυψης» σχετικά µε τα βαρυτικά κύµατα σε παγκόσµιο επίπεδο; 

Μ.Α.: Το πρώτο σήµα που ανιχνεύσαµε (GW150914) προερχόταν από τη συγχώνευση δύο µαύρων τρυπών συνολικής µάζας πάνω από 60 φορές τη µάζα του Ήλιου µας. Τη στιγµή της σύγκρουσης, µε τις µαύρες τρύπες να πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός, η ίδια η γεωµετρία του χώρου και του χρόνου παραµορφώνεται µε ένα δυναµικό τρόπο. Αυτή η “δόνηση” της χωροχρονικής δοµής ήταν τόσο ισχυρή ώστε ανιχνεύτηκε από εµάς, περίπου 1.3 δισεκατοµµύρια έτη φωτός µακριά από την πηγή. Για πρώτη φορά έχουµε πρόσβαση σε ένα τέτοιου είδους φαινόµενο και µπορέσαµε να παρατηρήσουµε πώς η σκοτεινή σύγκρουση δύο τέτοιων θηρίων στην άλλη µεριά του Σύµπαντος παραµορφώνει τις ίδιες τις διαστάσεις. Υπάρχουν όµως πολύ γενικότερα επιστηµονικά οφέλη.
Η πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυµάτων, 100 χρόνια µετά την πρόβλεψη της ύπαρξής τους από τον Einstein, σηµατοδότησε το ξεκίνηµα µιας νέας εποχής για την εξερεύνηση του Σύµπαντος. Πρόκειται για ένα εντελώς νέο µέσο παρατήρησης φαινοµένων που εώς σήµερα δεν ήταν προσβάσιµα µέσω των παραδοσιακών τηλεσκοπίων.
Μέχρι σήµερα έχουµε παρατηρήσει άλλα 4 τέτοια γεγονότα και έτσι εµπλουτίζουµε µε δεδοµένα µια “δηµογραφική µελέτη” για τον πληθυσµό των µαύρων τρυπών στο Σύµπαν µας, τα χαρακτηριστικά τους και την εξέλιξή τους.
Τον περασµένο Αύγουστο µάλιστα οι ανιχνευτές µας για πρώτη φορά “άκουσαν” τη σύγκρουση δύο αστέρων νετρονίων (πρόκειται για τα πιο πυκνά αστροφυσικά σώµατα, τόσο ώστε µε ακτίνα κοντά στα 14 km ξεπερνούν τον Ήλιο σε µάζα). Οι συγκρούσεις αυτές γνωρίζαµε ότι εκπέµπουν και µεγάλες ποσότητες φωτός, οπότε αµέσως ειδοποιήσαµε περισσότερα από 60 συνεργαζόµενα τηλεσκόπια τα οποία το ένα µετά το άλλο εντόπισαν τη νέα φωτεινή κουκίδα στο νυχτερινό ουρανό.
Με διάφορες µεθόδους ανάλυσης καταφέραµε π.χ. να αποδείξουµε ότι πολλά από τα βαρέα στοιχεία παράγονται σχεδόν αποκλειστικά σε τέτοιες συγκρούσεις, να µετρήσουµε µε ένα νέο τρόπο το ρυθµό διαστολής του Σύµπαντος, και πολλά άλλα ενδιαφέροντα. Αυτή η συνέργεια µεταξύ ανιχνευτών βαρυτικών κυµάτων και ηλεκτροµαγνητικών τηλεσκοπίων ανοίγει µια επίσης νέα εποχή για την αστρονοµία και την κοσµολογία που έχει πλούσια αποτελέσµατα να µας δώσει στο εγγύς µέλλον.
Για να µην µακρυγορώ υπάρχουν επίσης πολλά ακόµη είδη πηγών βαρυτικών κυµάτων που ενδέχεται να εντοπίσουµε στο µέλλον, όπως εκρήξεις supernova, κοσµικό υπόβαθρο από αλλαγές φάσεις και άλλες διεργασίες στο πρώιµο σύµπαν, ασύµµετροι αστέρες νετρονίων και Άη-Σπυριδώνοι. Έχουµε πολλά να περιµένουµε, αλλά η πιο συναρπαστική ανακάλυψη πιστεύω ότι θα είναι αυτή που δεν έχουµε φανταστεί ακόµα.
Κάθε φορά που στην ιστορία της αστρονοµίας προσθέταµε ένα νέου είδους µέσο παρατήρησης (τηλεσκόπια οπτικά, ακτίνων Χ, µικροκύµατα, ραδιοτηλεσκόπια, κτλ), ανακαλύπταµε και κάτι απρόσµενο και ανατρεπτικό. Πόσο µάλλον τώρα που ξεκλειδώσαµε µια ολόκληρη νέα αίσθηση!

 Ν.Σ.: Όταν έχεις λάβει µια τόσο σηµαντική διάκριση σε νεαρή ηλικία, ποια είναι τα όνειρά σου για το µέλλον; 

Μ.Α.: Δε θα το έλεγα διάκριση, είναι µια συλλογική επιτυχία εκατοντάδων επιστηµόνων στην οποία έβαλα κι εγώ το λιθαράκι µου. Σκοπεύω στο µέλλον να εξερευνήσω διαφορετικές πτυχές της βαρυτικής φυσικής, µε έµφαση σε φαινόµενα που µπορούν να µελετηθούν µε τη βοήθεια βαρυτικών κυµάτων.
Ίσως µια τέτοια προσέγγιση ρίξει φως σε πολλά από τα σύγχρονα αναπάντητα ερωτήµατα, όπως ποιές είναι οι ιδιότητες της ύλης ενός αστέρα νετρονίων, ποιά είναι η φύση της σκοτεινής ύλης, πώς µπορούµε “παντρέψουµε” τη Γενική Σχετικότητα µε την Κβαντική Θεωρία, και αν τελικά υπάρχουν εξωτικά αντικείµενα όπως µποζονικοί αστέρες, σκουληκότρυπες, κ.α. Η δουλειά µας µόλις ξεκίνησε! 

Ν.Σ.: Τι θα συµβούλευες τους νέους που έχουν παρόµοια ενδιαφέροντα και όνειρα µε σένα σχετικά µε το χώρο της επιστήµης γενικότερα; 

Μ.Α.: Οπωσδήποτε να κυνηγήσουν τα όνειρά τους µε πάθος, ανεξάρτητα από τις συνθήκες! Να αποζητούν νέες εµπειρίες, να µη φοβούνται το λάθος και την κριτική, και συνεχώς να σπρώχνουν τον εαυτό τους έξω από το δικό τους “comfort zone”. Και να έχουν πάντα ανοιχτό µυαλό αλλά και κριτική σκέψη.
(Words to live by, γενικά, όχι µόνο για τις επιστήµες.)
Συγκεκριµένα για τις επιστήµες, να ξέρουν ότι ο δρόµος θα είναι µακρύς και δύσβατος, ειδικά στο σηµερινό περιβάλλον, συχνά χωρίς καµία επιβράβευση εκτός από την προσωπική ευχαρίστηση του να κάνεις αυτό που σου αρέσει και να αποκτάς ολοένα και καλύτερη κατανόηση του κόσµου γύρω σου. Για πολλούς αυτό αρκεί. 

Ν.Σ.: Ποιο µήνυµα θα έστελνες στους επισκέπτες του Corfuland.gr που θα διαβάσουν τη συνέντευξή σου; 

Μ.Α.: Μιας και είστε ένα σοβαρό, ποιοτικό ηλεκτρονικό µέσο θέλω να τονίσω τη σηµασία της σωστής ενηµέρωσης και της αντίστασης στη νοοτροπία του εντυπωσιασμού και του “εύκολου κλικ”. Ειδικά στις επιστήμες η παραπληροφόρηση, ιδιαίτερα στα ηλεκτρονικά µέσα, έχει κάνει µεγάλη ζηµιά, κάτι που εν τέλει επηρεάζει την πρόοδο. Επομένως ας είµαστε επιλεκτικοί.
Και ένα τελευταίο για τσου Κερκυραίους: λόγω σπουδών/δουλειάς ταξιδεύω πολύ, έχω φάει αρκετά χρόνια στο εξωτερικό και το παράδοξο ήταν ότι όσο γνώριζα (και αποµυθοποιούσα) νέα µέρη τόσο πιο όµορφη και ιδιαίτερη µου φαινόταν η Κέρκυρα κάθε φορά που επέστρεφα. Οπότε θα ζητήσω κι εγώ µια χάρη: κάµετε καλά και να µου την προσέχετε!!!!!! 

Ν.Σ.: Ευχαριστούμε για τη συνέντευξη και κάτι τελευταίο, που θα μπορούσε να σε βρει κάποιος; 

Μ.Α.: Twitter @magathos 

Επιμέλεια άρθρου: Φαϊτά Ελίνα 

Πηγή: www.corfuland.gr