Polowanie na grawitację

Polowanie na grawitację

Dodano: 
Albo ciemna materia nie podlega prawom grawitacji, albo nie ma żadnej ciemnej materii
To co widać przez teleskopy, to zaledwie 10 proc. całej masy wszechświata. A gdzie pozostałe 90 proc.? Na to pytanie nie znaleziono dotychczas odpowiedzi. Tzw. ciemna materia powinna być wszędzie, a nie widać jej nigdzie. Przypisuje się jej niezwykłe właściwości, łączy się ją z nie mniej tajemniczą tzw. ciemną energią. Nie ma na razie żadnego urządzenia, które mogłoby potwierdzić jej istnienie, ale astronomowie zyskali nową nadzieję na jego powstanie: LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) to pierwsze zbudowane w USA obserwatorium fal grawitacyjnych, których fizykom nie udaje się znaleźć od kilku dziesięcioleci.
Światło widzialne odbierane przez teleskopy optyczne to jedynie maleńki skrawek całego widma promieniowania elektromagnetycznego docierającego na Ziemię. W latach 30. poprzedniego stulecia do obserwacji nieba stosowano promieniowanie radiowe. Oczom astronomów ukazał się wszechświat wcześniej zasłonięty przez chmury pyłu i gazu, które pochłaniają światło widzialne. W latach 60. zaczęto używać promieniowania ultrafioletowego, rentgenowskiego i gamma, a następnie podczerwieni i mikrofal. Obserwatorium fal grawitacyjnych, które nie są falami elektromagnetycznymi, to zupełnie nowe "okno" obserwacji wszechświata. To tak, jakby można było nie tylko oglądać bukiet kwiatów przez szkiełka w różnych kolorach, ale również je wąchać. Uczeni oczekują, że zastosowanie nowego "zmysłu" w badaniu kosmosu pozwoli odkryć coś, czego wcześniej nie sposób było dostrzec.

Zmarszczki w czasoprzestrzeni
Z ogólnej teorii względności, stworzonej przez Alberta Einsteina prawie 90 lat temu, wiadomo, że w wyniku ruchu obiektów obdarzonych masą w przestrzeni powinny się rozchodzić fale grawitacyjne (lub inaczej - zaburzenia czasoprzestrzenne). Im większa jest ich masa i szybszy ruch, tym łatwiej powinny być widoczne powodowane przez nie "zmarszczki przestrzeni". Kłopot polega na tym, że próbę zarejestrowania nawet największych fal grawitacyjnych, powstałych w wyniku zderzenia gwiazd neutronowych, czarnych dziur czy wybuchu supernowych, można porównać do nasłuchiwania wibracji, które wywołuje pukanie do drzwi, z odległości 10 tys. km. Detektory zdolne wykryć fale grawitacyjne powinny także móc zarejestrować efekt porównywalny do upadku szpilki po drugiej stronie naszej planety. Nic dziwnego, że takich fal nikomu dotychczas nie udało się wykryć.
Istnienie falowych zmian pola grawitacyjnego w latach 60. ubiegłego wieku próbował udowodnić Joseph Weber, amerykański fizyk. W tym celu zbudował aluminiowe cylindry (obłożone detektorami), których nie udało się jednak wprawić w drgania (Weber twierdził, że tak się stało, ale powtórne analizy tego nie potwierdziły). Poszukiwania trwały aż do 1974 r., gdy Joseph Taylor i Russell Hulse, radioastronomowie z uniwersytetu w Princeton, obserwując dwie krążące wokół siebie gwiazdy (PSR1913+16), stwierdzili, że układ powoli traci energię, jakby wysyłał... fale grawitacyjne. Mimo że samych fal nie zaobserwowano, za pośrednie potwierdzenie ich istnienia autorzy otrzymali w 1993 r. Nagrodę Nobla ("za odkrycie nowego typu pulsara, otwarcie nowych możliwości badania grawitacji"). Wtedy amerykańska National Science Fundation postanowiła wybudować obserwatorium LIGO, wydając na ten cel 400 mln USD.

Obserwatorium katastrof
LIGO - obserwatorium katastrof - składa się z dwóch identycznych instalacji położonych w Handford w stanie Waszyngton i w Livingston w Luizjanie. Instalacja, która z lotu ptaka wygląda jak wielka litera L, to dwie czterokilometrowe rury, stykające się z sobą pod kątem prostym. To, co z pozoru wygląda jak przepompownia lub oczyszczalnia ścieków, jest jednym z najbardziej skomplikowanych urządzeń, jakie kiedykolwiek zostały wybudowane. Każde z ramion tworzy betonowa rura o średnicy 2 m. W jej wnętrzu, niczym w bunkrze, znajduje się druga rura (wykonana ze stali), będąca granicą między światem zewnętrznym a próżnią, w której biegnie promień lasera. Ze zlokalizowanego "na skrzyżowaniu" rur laboratorium w tym samym momencie wysyłane są wiązki laserowe w kierunku zwierciadeł na końcach każdego ramienia. Promienie - odbijane przez zwierciadła około stu razy - wpadają z powrotem do centralnego laboratorium i tam są porównywane. Można dokładnie wyliczyć różnicę przebytych przez obie wiązki światła dróg. A drogi te powinny być identyczne, chyba że w czasie pomiaru przez Ziemię przejdzie fala grawitacyjna. Wtedy jedno z ramion będzie nieco dłuższe i drogi odbyte przez dwie wiązki nie będą jednakowe.
Fala wywołana nawet przez duży kataklizm kosmiczny zmieni długość ramion nie więcej niż o jedną tysięczną średnicy protonu! To mniej więcej tak, jakby mierzyć zmiany średnicy Drogi Mlecznej (którą ocenia się na 100 tys. lat świetlnych) z dokładnością do metra. Tak niewielkie zmiany w drodze pokonanej przez promień lasera mogą się jednak pojawić, gdy jedno ze zwierciadeł lekko zadrży. Może w pobliżu będzie przelatywał odrzutowiec, może w dziurę w pobliskiej drodze wjedzie samochód ciężarowy. Układ musi być precyzyjny i odporny na działanie jakichkolwiek sił zewnętrznych. Zdecydowano się więc na budowę nie jednej, lecz dwóch bardzo oddalonych od siebie instalacji. Są dokładnie takie same: ich ramiona mają takie same wymiary oraz identyczne układy optyczne. Niemożliwe, by w obu obserwatoriach zwierciadła nieoczekiwanie tak samo zadrżały w tej samej chwili i z tego samego powodu, zmieniając drogę, jaką przebędzie promień laserowy. Chyba że przez Ziemię przejdzie fala grawitacyjna z prędkością światła. Wówczas w obu instalacjach powinny się pojawić zaburzenia w tym samym momencie.


W oczekiwaniu na wybuch supernowej
Obserwatorium katastrof umożliwi wykrycie fal będących efektem jedynie największych kataklizmów kosmicznych, do których doszło w naszej galaktyce lub jej bliskim sąsiedztwie. Ostatnie obserwacje pary gwiazd neutronowych przeprowadzone w Jodrell Bank Observatory sugerują, że zderzenia gwiazd są sześciokrotnie częstsze niż dotychczas przypuszczano. Na wyniki pomiarów nie będziemy zatem czekać kilka lat, jak sądzono do niedawna, lecz jedynie kilka miesięcy, a może nawet kilka tygodni. Jeżeli obserwatoria grawitacyjne będą w stanie "zobaczyć" obiekty, które można dostrzec także w świetle widzialnym (na przykład wybuch supernowej), a nie będą widziały ani grama ciemnej materii, to zagadka staje się jeszcze bardziej tajemnicza - albo ta materia nie podlega prawom grawitacji, albo nie ma żadnej ciemnej materii.
Zwierciadła na orbicie
W przyszłości obserwatoria grawitacyjne będą umieszczone na orbicie okołoziemskiej. Zwierciadła na pokładach satelitów mogłyby być oddalone od siebie o miliony kilometrów, co znacznie zwiększyłoby dokładność pomiaru. Temu służy wspólny pomysł NASA i ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej). Za kilka lat w kosmos mają zostać wyniesione trzy statki kosmiczne, które utworzą trójkąt o ramieniu długości 5 mln km. Eksperyment będzie się nazywał LISA (Laser Interferometer Space Antenna).
Okładka tygodnika WPROST: 12/2004
Więcej możesz przeczytać w 12/2004 wydaniu tygodnika „Wprost”
Zamów w prenumeracie lub w wersji elektronicznej:
 0

Spis treści tygodnika Wprost nr 12/2004 (1112)

  • Nafukani Lepperem 21 mar 2004 Kto jeszcze nie jest narkomanem, pewnie wkrótce nim zostanie. 3
  • Skaner 21 mar 2004 Walendziak odchodzi z polityki Nie zgadzał się ze strategią Kaczyńskich polegającą na konfrontacji z Platformą Obywatelską, więc podejrzewano, że może przejść do partii Tuska i Rokity. Ale nic nie wskazywało na to, że Wiesław... 6
  • Dossier 21 mar 2004 KRZYSZTOF MARTENS podkarpacki baron SLD Jesteśmy jak człowiek, który co rano budzi się z kacem. I poza kacem nic go nie interesuje "Gazeta Wyborcza" JÓZEF OLEKSY wicepremier, minister spraw wewnętrznych i administracji... 7
  • Licznik 21 mar 2004 3 Hektary powierzchni zajmuje Pałac Kultury i Nauki 8 osób popełniło samobójstwo, skacząc z 30. piętra budynku 42 piętra ma PKiN 90 instytucji mieści się w Pałacu Kultury i Nauki 100 gatunków roślin zakorzeniło się... 8
  • Sawka 21 mar 2004 8
  • Kadry 21 mar 2004 Kobieta z przeszłością, mężczyzna po przejściach - © M. Macierzyński/Reporter 9
  • Playback 21 mar 2004 13
  • Jak Tusk Poszedł na Wojnę 21 mar 2004 Marek Majewski - felieton 13
  • Poczta 21 mar 2004 Listy od czytelników 13
  • Z życia koalicji 21 mar 2004 Po tym jak w ramach rozdzielania stanowisk partyjnych i państwowych zmuszono Millera do abdykacji z Rozbrat, Borowski i Kaczmarek radzą mu, by czym prędzej zrezygnował z premierostwa. Tylko nie bardzo wiedzą, jak to teraz uzasadnić. Może... 14
  • Z życia opozycji 21 mar 2004 Platforma Obywatelska pojechała do Łodzi. Tam ogłosiła dwie rzeczy. Pierwszą - że SLD właściwie już nie ma. I drugą - że walka o Polskę rozegra się między platformą a Samoobroną. Uff, dobrze, że poseł Witaszek porzucił Leppera.... 15
  • Fotoplastykon 21 mar 2004 Henryk Sawka www.przyssawka.pl 16
  • Narkotyk dla każdego 21 mar 2004 "Jak wezmę, czuję to, co powinienem czuć bez brania, czuję normalnie. A jak nie wezmę, czuję tylko straszną nudę, poza tym nic. Gdy przychodzi moja godzina i nie wezmę, to zaczyna być bardzo źle. Zostaje sama pustka, a na dnie ssie człowieka pragnienie brania. Biorę - i znowu... 18
  • Winni czarodzieje 21 mar 2004 Premier grupy trzymającej władzę 24
  • Rauspolitik 21 mar 2004 25 tys. legalnych pracowników polskich firm wyrzucono z Niemiec. 26
  • Gdzie po sprawiedliwość? 21 mar 2004 Najlepsze są sądy w Legnicy i Tarnobrzegu, najgorsze - w Zamościu i Wrocławiu! 30
  • Polskie krety KGB 21 mar 2004 Agenci KGB działali na szczytach polskiego wywiadu wojskowego już po upadku PRL - wynika z akt Stasi 34
  • Nałęcz - Hazardziści z platformy 21 mar 2004 Liderom platformy marzy się western z dobrym szeryfem z PO i czarnym charakterem z Samoobrony 37
  • Giełda i wektory 21 mar 2004 HossaŚwiat Reality szef Nigdy w życiu nie umył toalety. Tym razem jednak Jonathan Tisch, szef sieci hoteli Loews, musiał zawzięcie szorować sedes pod czujną kontrolą przełożonego. To jedna ze scen nowego amerykańskiego reality show... 40
  • Socjalizm europejskich samobójców 21 mar 2004 Przejawem ekonomicznej głupoty jest blokowanie w Unii Europejskiej przypływu tańszej siły roboczej 42
  • Klin Hausnera 21 mar 2004 Nasi politycy zajmują się reglamentacją biedy 48
  • Chiński mercedes 21 mar 2004 Sprawdź, czy twój samochód nie składa się z części made in China 50
  • Łapka rynku 21 mar 2004 Koniec z polskimi - najdroższymi w Europie - rozmowami przez telefony komórkowe. 54
  • Diamentowa gorączka 21 mar 2004 Brylanty mogą być na Gwiazdkę pięciokrotnie tańsze! 56
  • Załatwione odmownie 21 mar 2004 Nie tylko różnice poglądów są przyczyną nienawiści do George'a Busha, ale też świadomość, że jego polityka odnosi sukcesy 60
  • Supersam 21 mar 2004 Fotodrukarka Większość fotografii wykonuje się obecnie aparatami cyfrowymi. Zdjęcia takie przechowywane są zwykle na twardych dyskach komputerów lub płytach CD. Wiele osób chce jednak mieć tradycyjne fotografie na papierze.... 62
  • Gorączka klubowej nocy 21 mar 2004 Zwykłe bywanie w knajpach londyńczycy zmienili w globalną modę 64
  • Pigułka raju 21 mar 2004 Najwspanialszą oranżerię XX wieku stworzył Norman Foster w Ogrodzie Botanicznym Walii 68
  • Kolonia przeklętych 21 mar 2004 Ostatnia osada trędowatych w Europie 72
  • Kapitał uczuć 21 mar 2004 Zamiast prawdy Mel Gibson pokazał w "Pasji" wyszukaną masakrę, jakiej nie powstydziliby się współcześni terroryści 74
  • Dzieło grabieży 21 mar 2004 Rosja, a później ZSRR wyzwalały nas ze skarbów narodowej kultury 76
  • Know-how 21 mar 2004 Odwrót od antybiotyków Amerykańskie instytucje zdrowia publicznego zalecają lekarzom zaprzestanie stosowania antybiotyków w leczeniu infekcji uszu u dzieci. Prawie połowa antybiotyków stosowanych w takich przypadkach... 79
  • Zagłodzić raka 21 mar 2004 Czy dzięki lekom nowej generacji większość nowotworów złośliwych stanie się wkrótce jedynie chorobami przewlekłymi? 80
  • Niebezpieczeństwo na oko 21 mar 2004 Używanie soczewek kontaktowych grozi utratą wzroku 84
  • Polowanie na grawitację 21 mar 2004 Albo ciemna materia nie podlega prawom grawitacji, albo nie ma żadnej ciemnej materii 86
  • Bez granic 21 mar 2004 Prezydent jaskiniowiec "Słuchając go, można odnieść wrażenie, że śpiewa. Wtedy to jest najmilsze" - mówił o prezydencie Wenezueli taksówkarz Pablo Rosales, który wziął udział w proprezydenckim wiecu na... 88
  • Rok (bez)wolności 21 mar 2004 Irak wciąż nie dokonał rachunku sumienia Ten pomnik jest jak Irak, nowy Irak - oświadczył Haidar, muzyk, mój bagdadzki znajomy, wpatrując się w dziwaczny monument na placu Fardus, czyli Rajskim. 90
  • Żandarm pokoju 21 mar 2004 Angielski historyk Niall Ferguson w wydanej niedawno książce o imperium brytyjskim zarzucił Ameryce, że "cierpi na zespół braku koncentracji" i "niezdolność do trwałego zaangażowania w regionach świata, w których podejmuje się interwencje czy misje pokojowe". Jest w tym trochę... 93
  • Podział dla pokoju 21 mar 2004 W Iraku sytuacja mogłaby się radykalnie zmienić na korzyść, gdyby kraj ten podzielił się na trzy państwa - sunnitów, szyitów i Kurdów. W przeciwnym razie konflikty będą w tym regionie powtarzały się nieustannie. Dlatego dziwi mnie absurdalne weto Irakijczyków, kiedy proponuje... 94
  • Długi zmierzch zła 21 mar 2004 Ameryka - w odróżnieniu od Europy - nie ma sojusznika, który rozpina nad nią parasol ochronny 96
  • Wietrzenie Francji 21 mar 2004 Nawet 20 proc. głosów może zdobyć w wyborach regionalnych Front Narodowy Le Pena 98
  • Intifada w sypialniach 21 mar 2004 Czy Izrael przekształci się w państwo dwunarodowe i straci żydowski charakter? 100
  • Baskijska Al-Kaida 21 mar 2004 Wyszkoleni w Iraku baskijscy terroryści uderzyli w Madryt? 102
  • Hiszpańscy Polacy 21 mar 2004 Krzyczeli, żeby uciekać jak najdalej, bo zaraz może wybuchnąć następna bomba Danuta Szpila, 28-latka pracująca w Madrycie jako pomoc domowa, była jedną z zabitych w ubiegłotygodniowym zamachu terrorystycznym. 104
  • Menu 21 mar 2004 Świat Marzycielka w Hollywood Eva Green, 23-letnia urodziwa Francuzka, jest jedynym jasnym punktem filmu "Marzyciele" Bernardo Bertolucciego. Ta córka znanej aktorki Marlene Jobert zakończyła niedawno zdjęcia do kinowej wersji... 106
  • Rybołówstwo muzyczne 21 mar 2004 Płyta długogrająca przegrywa z technologią i piratami 108
  • Nie czytam, więc piszę 21 mar 2004 Wybitnego dzieła nie można stworzyć mimochodem 112
  • Inwazja kmiotków 21 mar 2004 Pokolenie premiera Tony'ego Blaira będzie w najbliższych latach decydować o zawartości rockowych albumów 114
  • DVD Kamila Śmiałkowskiego 21 mar 2004 Okrucieństwo nie do przyjęcia *** Reżyseria: Joel i Ethan Coen W rolach głównych: George Clooney, Catherine Zeta-Jones USA 2003 r. Czarna komedia romantyczna o adwokacie, specjaliście od rozwodów, i oszustce, również... 115
  • Oscar dla Dworzaka 21 mar 2004 Twórcą hollywoodzkiego brzmienia był Czech, który umarł, zanim narodziło się Hollywood 116
  • Płyty Kuby Wojewódzkiego 21 mar 2004 TOMASZ STAŃKO QUARTET **** Suspended Night Stańko Tomasz sięgnął klasycznej pozycji klasyka. Wszyscy o nim słyszeli, ale dzieła czytało niewielu. Bo to wciąż dla wielu pan z wysokiej półki hermetycznego jazzu. A to przecież... 117
  • Sława znaleziona w komiksie - Grzegorz Rosiński 21 mar 2004 Czasy są takie, że o wiarygodności polityka nie świadczą jego czyny, tylko ładny garnitur, ułożenie brwi oraz kolor oczu i zębów ani z erotyka - odpowiada Wprost Rosiński 118
  • Sława i chała 21 mar 2004 Kino,płyta, książki, 119
  • Z grzędy zrzędy - Rząd do prywatyzacji 21 mar 2004 Kiedy wróciłem w roku 1990 ze Stanów Zjednoczonych większość Polaków tkwiła na etapie wiary w bezpieczną kasę Grobelnego. Nikt nie myślał wtedy, że najlepszymi hasłami dla związków zawodowych i rządu są: "Wszystkie związki na Powązki" i "Nie kradnij, rząd nie lubi konkurencji!". 120
  • Organ Ludu 21 mar 2004 TRYBUNA PRZYMIERZA MIĘDZY DAWNYMI A MŁODYMI 121
  • Skibą w mur - Wargi Leppera 21 mar 2004 Czasy są takie, że o wiarygodności polityka nie świadczą jego czyny, tylko ładny garnitur, ułożenie brwi oraz kolor oczu i zębów 122

ZKDP - Nakład kontrolowany