LIGO Mga Siyentipiko Tuklasin ang Gravitational Waves, Patunayan ang Albert Einstein Right

Sa ngayon, ang mga siyentipiko na may Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ay nakumpirma na sa wakas ay natagpuan nila ang katibayan ng mga gravitational wave at, sa paggawa nito, lutasin ang 100-taong gulang na palaisipan na nahuhumaling na si Albert Einstein. Ito ay isa sa pinakamahalagang natuklasan na ginawa ng mga physicist, at nangangako ito na humantong sa isang kaskad ng iba pang mga paghahayag.

"Nakita namin ang gravitational waves," sinabi ng direktor LIGO na si David Reitze sa pahayag ng Huwebes, na nagpapatunay ng ilang buwanang mga alingawngaw na nagpapalipat-lipat sa komunidad ng siyentipiko. "Ito ay tunay na isang pang-agham moonshot. At ginawa namin ito - nakarating kami sa buwan."

Noong 1916, inilathala ni Einstein ang kanyang Teorya ng Relativity. Kabilang sa maraming mga paraan na ito ay gumaganap ng isang pibotal papel sa pundasyon ng modernong physics, ang teorya ay hinulaan ang pagkakaroon ng gravitational waves: ripples sa spacetime na lumalabas, na sanhi ng pagkakaroon ng mass. Ang pagkakaroon ng posited ang pagkakaroon ng mga ripples, Einstein namatay bago siya aktwal na matatagpuan sa kanila.

Dahil ang gawa ni Einstein ay matagumpay, halos lahat ng iniisip natin na alam natin ang gravity ay depende sa pagkakaroon ng gravitational waves. Nangangahulugan iyon hanggang ngayon, ang karamihan sa alam natin tungkol sa grabidad ay hindi talaga nakumpirma. Iyon lang ang nagbabago.

Bakit kaya ito katagal? Ang mga alon ng gravitational ay napakaliit at mahina na ang mga siyentipiko ay naghahanap ng isang senyas na nasa sukatan sa lakas ng -23. Palaging may kasamang sekundaryong katibayan, ngunit ang tunay na katibayan ay mahihirap na matagpuan sa sukat na iyon, kung kaya ang LIGO ay magkasama 25 taon na ang nakakaraan. Ang pakikipagtulungan sa pagitan ng MIT, Caltech, at halos 1000 siyentipiko sa 16 na bansa, ang LIGO ay nagtayo ng isang bagay na tinatawag na isang interferometer: isang apat na kilometro na haba na instrumento na nagpapalabas ng mga laser at may mga salamin upang makita ang mga signal na bilang maliit na 1/1000 ang lapad ng isang proton.

Ang LIGO ay nagtayo ng dalawa sa mga ultra-sensitive na instrumento na ito - isa sa Hanford, Washington, at isa pa sa Livingston, Louisiana - upang tiyakin na ang anumang natuklasan ay ma-verify. Ang parehong mga instrumento ay nagpunta online sa 2002, ngunit para sa 13 taon, walang anuman kundi kadiliman.

Noong Setyembre 14, 2015, dalawang araw matapos ang mga bagong-upgrade na interferometer ay ginawa pagpapatakbo, ang mga mananaliksik ng LIGO sa wakas ay nakakita ng isang bagay. Tulad ng kanilang natutunan sa ibang pagkakataon, ito ay isang senyas na ginawa ng dalawang itim na butas - bawat isa ay may 150 kilometro ang lapad at 30 ulit ang masa ng araw. Sila ay sumasalakay sa bawat isa sa halos kalahati ng bilis ng liwanag. Nagtalaban sila at pinagsama sa isang solong itim na butas.

Ang kabuuang enerhiya na pinalabas ng banggaan ay higit sa 50 beses na mas malakas kaysa sa lahat ng mga bituin sa uniberso na magkasama.

Ayon kay Reitze, ang mga naitalang signal ay kasabay ng kung ano ang mga equation na hinuhulaan ng teorya ni Einstein sa mga sitwasyong ito. Gayunpaman, natagpuan niya at ng kanyang mga kasamahan ang data na "isip boggling."

Ang mga senyas ay hindi lamang isang sulyap sa kung anong gravitational waves ang hitsura. Inilalarawan din nila ang mga aktwal na katangian ng kaganapan ng pagsama-sama at ng mga black hole bago at pagkatapos ng banggaan. Ayon sa LIGO siyentipiko na si Gabriela Gonzalez, ang mga waveform ng mga nakuha na signal ay nagpapakita na ang pinagsamang itim na butas ay talagang bahagyang mas mababa kaysa sa kabuuan ng orihinal na dalawang bagay. Bukod pa rito, "ang pagsama ng yugto na ito ay nangyari 1,3 bilyong taon na ang nakararaan," sabi niya, "kapag ang multicellular life dito sa Earth ay nagsisimula pa lamang kumalat."

Naglaro si Gonzalez ng isang nabagong pag-record ng audio ng signal - isang maikling, tulad ng ibon na huni. "Ito ang una sa marami na darating," sabi niya.

Ang mga resulta ng mga natuklasan ay hindi maaaring maging sobra-sobra. Ang pagkatuklas ay hindi lamang nagpapahinga sa isang siglo-lumang misteryo - ito ay nagbubukas ng mga tao hanggang sa matuto nang higit pa tungkol sa uniberso sa pamamagitan ng isang natatanging lens. Bago ang Huwebes, ang astrophysicists ay limitado lamang sa pag-aaral ng uniberso sa pamamagitan ng electromagnetic spectrum. Habang natutunan namin ang isang mahusay na deal, mayroong isang napakalaking halaga tungkol sa mga bituin, supernovas, itim na butas, at iba pang mga phenomena hindi namin maaaring pag-aaral nang hindi pagmamasid at pagsukat ng gravitational waves. Ang pag-alam na sa wakas ay makikinig tayo sa mga signal na iyon ay nagbubukas ng mga siyentipiko sa isang buong bahagi ng uniberso na ginamit upang sarado.

Sa katunayan, ang mga resulta ng LIGO ay epektibong nagpapatunay sa pagkakaroon ng mga black hole.

Marahil ang pinaka-nakakaintriga, binigyang-diin ang sikat na astrophysicist at LIGO co-founder na si Kip Thorne (niraranggo ang ika-7, ngunit siguradong nagpapatong paitaas ngayon) ay magiging posibilidad na pag-aralan ang tinatawag na "cosmic strings," na iniisip ng mga siyentipiko na ipaliwanag ang pagpapalawak at inflation ng uniberso mula noong Big Bang.

Iba pang mga katanungan ng mga siyentipiko ay maaaring masagot sa mas malaking pag-aaral ng gravitational waves: Gaano kabilis ang pagpapalawak ng uniberso? Ano ang sanhi ng supernova? Gaano kalaki ang paglalakbay sa gravitational waves kumpara sa liwanag?

Nagsisimula ang LIGO "ay isang malaking panganib," sabi ni France Cordova, direktor ng National Science Foundation. Ngunit ang panganib na ngayon ay tila nabayaran na. "Einstein ay magiging beaming."

Ang pag-anunsyo ng Huwebes ay tiyak na magtataas ng mas malaking pag-asa para sa LISA Pathfinder - isang spacecraft na kumikilos bilang isang testbed para sa eLISA, isang space-based interferometer - at lubos na mapatunayan ang pera at oras na namuhunan sa proyektong iyon.

At iyon lang ang simula. Matututuhan natin ang higit pa tungkol sa uniberso kaysa sa naisip nating posible, at sa wakas ay mapalapit sa pag-unawa sa mga pinagmulan at sa hinaharap ng uniberso. "Ang talagang nakakapanabik ay ang susunod," sabi ni Reitze.