Selv Einstein kunne ikke ha forestilt teknologi brukt til å direkte oppdage gravitasjonsbølger


Klikk her for større visning. Fysikere var begeistret i denne uken på nyheter om sterke bevis for gravitasjonsbølger, forstyrrelser i det tidlige universet som bekrefter at det ekspanderte raskt etter big bang i en periode som heter inflasjon. For å få et annet perspektiv på disse funnene, intervjuet Carsten Koenneker fra Tysklands utgave Spektrum Bruce Allen, direktør for Max Planck Institute for Gravitational Physics, om BICEP2-eksperimentet som oppdaget disse etterspurte bølgene. Du stu

Klikk her for større visning.

Fysikere var begeistret i denne uken på nyheter om sterke bevis for gravitasjonsbølger, forstyrrelser i det tidlige universet som bekrefter at det ekspanderte raskt etter big bang i en periode som heter inflasjon.

For å få et annet perspektiv på disse funnene, intervjuet Carsten Koenneker fra Tysklands utgave Spektrum Bruce Allen, direktør for Max Planck Institute for Gravitational Physics, om BICEP2-eksperimentet som oppdaget disse etterspurte bølgene.

Du studerer gravitasjonsbølger. Hvor viktig er de nye funnene fra BICEP2 for fysikk?

Disse er svært viktige, fordi de gir "manglende bevis" for en inflasjonsfase i universets tidlige historie. Også viktig: Denne gravitasjonsbølgebeviset er sterkere enn mange av oss, inkludert meg, hadde forventet. Det demonstrerer hvordan gravitasjonsbølger lar oss "se på" ting vi ikke kan se på andre måter.

Hvorfor tok det 100 år for oss å oppdage et så sterkt signal om disse bølgene, som forutsåes for lenge siden av Einstein i sin teori om generell relativitet?

BICEP-resultatene er indirekte bevis for eksistensen av gravitasjonsbølger. Det er andre indirekte bevis, for eksempel forfallet av bane av binærpulsar PSR 1913 + 16 eller av dobbeltpulsar PSR J0737-3039. I de kommende årene regner vi med å gjøre de første direkte observasjonene med LIGO, VIRGO, GEO600 og KAGRA eksperimenter. Disse er mulige fordi i de 98 årene siden Einsteins 1916-prediksjon har det vært mye teknologisk fremgang i lasere, presisjonsteknikk, elektroniske styringssystemer og datamaskiner og dataanalyse. Einstein kunne ikke ha forestilt seg det for 100 år siden!

Noen kommentatorer sammenligner dette resultatet med oppdagelsen av Higgs boson. Er du enig?

Ikke helt. For meg er det viktigste ikke en bekreftelse på eksistensen av gravitasjonsbølger. Det viktigste er at dette er et sterkt bevis for å støtte en inflatorisk tidlig historie i universet. Hvis denne gravitasjonsbølgebakgrunnen ikke hadde blitt funnet, ville det ha vært lik Higgs boson som ikke ble funnet: Det ville ha tvunget oss til å revurdere denne meget godt studerte modellen av det tidlige universet.

Hvis disse resultatene blir bekreftet, hva betyr dette for teoretisk fysikk?

Det er et enormt antall forskjellige inflasjonsmodeller. Hvis disse resultatene blir bekreftet, vil de utelukke et stort antall av disse modellene. Dette er veldig sunt for teoretisk fysikk!

Du utfører gravitasjonsbølgeforsøk i GEO600-eksperimentet i Hannover sammen med kollegaer fra Glasgow og Cardiff. Hva er forskjellene mellom arbeidet ditt og BICEP2?

LIGO, VIRGO og GEO600 eksperimenter leter etter gravitasjonsbølger som går forbi Jorden akkurat nå. Disse kommer fra nøytronstjerner og svarte hull som eksisterer i vårt univers nå i dag. BICEP-eksperimentet observerer effekten av gravitasjonsbølger fra nesten 14 milliarder år siden, før stjerner og planeter ble til og med dannet. BICEP-eksperimentet ser på svært lavfrekvente gravitasjonsbølger (80 sykluser i 14 milliarder år). LIGO, VIRGO og GEO600 eksperimenter ser etter gravitasjonsbølger med frekvenser på hundrevis av hertz. Kildene er veldig forskjellige!

Tror du at du kanskje direkte bekrefter eksistensen av gravitasjonsbølger med GEO600 uavhengig av BICEP2?

Ja. I de kommende årene forventes LIGO, VIRGO og GEO å foreta direkte deteksjoner av gravitasjonsbølger når de flyr over jorden. Dette er annerledes enn de indirekte deteksjonene (tegnene på gravitasjonsbølger) blir sett av BICEP2 i kosmisk bakgrunnsstråling.

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse fra bladet Spektrum. Artikkelen ble først publisert 18. mars 2014.