Pentru prima oară au fost detectate „vibraţiile spaţiu-timp“ prezise de teoria relativităţii. O descoperire mai importantă decât cea a bossonului Higgs.
Cosmologul Lawrence Krauss, de la Universitatea de stat din Arizona, lansa în ianuarie mesajul că „este posibilă descoperirea undelor gravitaţionale“. Redistribuit de 1.900 de ori, mesajul a făcut turul planetei ştiinţei, atrăgând reacţii sceptice, atât de incredibilă a fost vestea. Între timp, descoperirea este cvasi-oficială. Fizicienii americani, italieni şi francezi au reuşit să detecteze undele gravitaţionale şi au deschis o fereastră asupra Universului extravagant, concept inventat de Einstein în urmă cu un secol. „Dacă informaţia este confirmată, este una din cele mai importante descoperiri ştiinţifice din vremurile noastre. După părerea mea, mai importantă decât cea a bossonului Higgs“, a declarat Catherine Brechignac, secretar al Academiei de Ştiinţe, pentru Le Point.
Pe 4 ianuarie, Lawrence Krauss prevestea pe Twitter două mari descoperiri pentru 2016 – o nouă particulă la LHC (Large Hadron Collider, cel mai puternic accele-rator de particule din lume, operat de Cern, la Geneva) şi confirmarea undelor gravitaţionale.
Istoria acestor unde a început în urmă cu un secol cu Albert Einstein, care s-a străduit să înţeleagă cum se propagă câmpul gravitaţional şi a devenit axul teoriei sale asupra relativităţii. Numai că până în prezent nu s-a putut dovedi existenţa lor. Undele gravitaţionale sunt ondulaţii ale spaţiului-timp care se propagă cu viteza luminii.
Autorul articolului din Le Point explică mai simplu prin micile valuri care se formează în cercuri concentrice după aruncarea unei pietre în apă. Aceste unde se deplasează cu viteza luminii şi plisează spaţiul-timp, îndepărtând sau apropiind între ele obiectele cereşti. Există două tipuri de unde gravitaţionale – primordiale, care datează din momentul Big-Bang, şi altele care sunt create de evenimente de mai puţină importanţă implicând energie uriaşă. De exemplu, întâlnirea a două găuri negre, aştri foarte denşi care aspiră masele şi lumina din jurul lor, sau între două stele de neutroni. Schimbările sunt totuşi foarte slabe. Dacă luăm ca exemplu „plierile“ între Terra şi Lună, aceste schimbări ar fi de ordinul taliei unui atom. Explicabil aşadar că detectarea lor a fost atât de dificilă.
OG, deformarea spaţiu-timp
Undele gravitaţionale, prescurtate „OG“, formează unul din elementele-cheie ale teoriei relativităţii generale: propagarea prin unde a gravitaţiei cu viteza luminii. Relativitatea generală prezice practic că toate corpurile care se deplasează generează o deformare a structurii spaţiu-timp, altfel spus modifică distanţele şi timpul, şi această deformare se propagă prin unde succesive în Cosmos după modelul undelor la suprafaţa apei. Doar evenimen-tele extrem de violente generează OG, cataclisme cosmice, ca formarea unei stele într-o gaură neagră, explozia unei supernove sau coliziunea între stele de neutroni. Dar, până acum, nimeni nu a reuşit să detecteze aceste deformări ale spaţiului-timp, care se propagă în Univers cu 300.000 km pe secundă, viteza luminii.
Oamenii de ştiinţă vânează OG de peste trei decenii. De o parte de Virgo, o antenă de detectare construită la Pisa sub egida CNRS şi de Institutul naţional italian de fizică nucleară (INFN) care mobilizează echipe franceze. De altă parte, Ligo de la national Science Foundation cu cele două interferometre situate în SUA. În 2014, având în vedere amploarea provocării, Virgo şi Ligo au semnat un acord pentru a pune datele lor în comun. În septembrie 2015, cele două interferometre americane au captat semnale efemere – au durat doar o mică fracţiune de secundă – provenite din mişcare orbitală, apoi de fuziunea a două gigantice găuri negre, fiecare cu o masă echivalentă cu 30 de Sori, situate la circa un miliard de ani-lumină de Terra. Această observare trebuie să fie confirmată după verificarea lor.
Relative, dar reale
Multă vreme, existenţa acestor unde a stat sub semnul întrebării. Prima dovadă matematică nu a fost adusă decât în 1952 de Yvonne Choquet-Bruhat, specialistă în relativitate. Apoi, la finele anilor ´50, un alt pionier, Joseph Weber, a avut curajul să gândească necesitatea construirii de detectoare extrem de sensibile pentru detectarea OG, relatează Thibault Damour, profesor la Institutul de înalte studii ştiinţifice, care a furnizat reţelei Ligo/Virgo o metodă inedită pentru descrierea semnalului emis prin fuziunea între două găuri negre şi facilitarea detectării acestuia.
Sunt cercetători care şi-au consacrat întreaga carieră pentru căutarea OG şi de la anunţarea detectării, lumea fizicii a suferit o adevărată undă gravitaţională şi cei care nu au strălucit prin entuziasm acum dau din coate pentru a se afla în fotografii. Ex-ploatarea Virgo/Ligo a dat naştere unei noi astronomii, 400 de ani după astronomia optică lansată de Galilei când a îndreptat luneta spre cer.
Perspectivele sunt vertiginoase – puterea de a sonda energia neagră, o forţă stranie care explică expansiunea Universului nostru, de a exploata mai bine Cosmosul şi să ne întoarcem în timp cu 14 miliarde de ani. Concret, fizicienii nu au captat doar semnalul emis de undele gravitaţionale, ei au observat, pentru prima oară, fiziunea a două găuri negre. Dovada existenţei acestor „căpcăuni“ devoratori de lumină, care probabil deţin secretul naşterii Universului.
