Gravitacijski valovi i skupljanje markica

Autor: Avaz.ba
03.10.2017 14:58
A
A
A

Nakon završene nadogradnje 1. avgusta 2017. Advanced Virgo i Advanced LIGO detektori započeli su zajednički period potrage za gravitacijskim valovima. Nešto kasnije, 14. avgusta 2017. opažen je signal, krenula su nagađanja i, kako se pokazalo, netočne glasine da je po prvi puta opažen sraz neutronskih zvijezda te da će signal imati partnera u elektromagnetskom spektru. Nakon detaljne analize zaključeno je da je najvjerojatniji izvor ponovo sraz crnih rupa ekvivalenta 30,5 i 25,3 sunčevih masa, a energija koja je izračena gravitacijskim valovima iznosila je ekvivalentnih 2,7 sunčevih masa. Izvor se nalazio na udaljenosti od 1,8 milijardi svjetlosnih godina. Signal je prvi opazio LIGO Livingston, nakon toga LIGO Hanford s odmakom od 8 ms i na kraju Virgo s vremenskim odmakom od 14 ms.

Najjači signal zabilježio je detektor u Livingstonu, dok je najmanji omjer signal/šum (eng. signal to noise ratio - SNR) za detektor Virgo koji i ima nešto kraće krakove te time i manju osjetljivost.

Opis četvrtog signala zvučao bi pomalo suhoparno faktografski da nema dodatnih elemenata koje smo mogli izvući iz ovog opažanja. Iako Advanced Virgo detektor ima manju osjetljivost od LIGO detektora, njegovo uključivanje omogućilo nam je više stvari: precizniju lokaciju izvora i potragu za bilo kakvim signalima u elektromagnetskom spektru na tom dijelu neba te testiranje prirode polarizacije gravitacijskog vala.

Pojava bilo kakvog dodatnog signala u elektromagnetskom spektru ili na neutrinskim detektorima nije opažena niti na jednom od 25 uređaja koji su bili aktivno uključeni u potragu nakon brze lokalizacije izvora signala gravitacijskih valova na nebu. Preliminarni razultati analize signala pokazali su da niti s povećanjem osjetljivosti detektora ne vidimo odstupanja od klasične Einsteinove teorije gravitacije koju bi mogli uzrokovati masivni gravitoni ili narušenje Lorentz invarijantnosti. Rezultati se dodatno pročešljavaju i znanstvena kolaboracija najavila je da će objaviti detaljni pregled svih testova kada ih završe.

Godine 1973. u Physical Review Lettersu objavljen je rad koji je razradio moguće potpise koji mogu ostaviti neke od relativističkih gravitacijskih teorija u polarizaciji gravitacijskih valova. Te teorije su drastično različite kod opisa jakih gravitacijskih polja, ali u post-newtonovskom režimu koji smo do sada testirali sve su međusobno identične i ne odstupaju od Einsteinove teorije opće relativnosti. Zavisno koju vrstu polarizacije tih valova opazimo kao dominantnu, mogli bismo dobiti bolji uvid u to kako nadograditi Einsteinovu teoriju. Analiza je i u ovom slučaju pokazala dominantno tenzorski potpis u polarizaciji, što odgovara potpisu koji ostavlja klasična Einsteinova teorija opće relativnosti. U suprotnom slučaju morali bismo opaziti skalarne ili vektorske modove u polarizaciji gravitacijskih valova.

I ovo opažanje stavljamo na dugu listu eksperimenata kojima potvrđujemo ispravnost do sada poznatih teorija, ali iz kojih ne dobivamo nikakve nove smjernice. Za sada nismo detektirali nikakve čestice koje bi mogle biti kandidati za tamnu materiju, niti smo detektirali supersimetrične čestice, te u signalu gravitacijskih valova još uvijek ne možemo pronaći potpis teorije struna. I dalje stoji pitanje gdje su sudari neutronskih zvijezda i zašto ih ne vidimo. Pokušavamo pronaći odgovore, no ništa što smo do sada teorijski smislili kao proširenje Standardnog modela tri temeljne sile ili kao proširenje Einsteinove gravitacije nije otkriveno u eksperimentu. No, nije sve tako crno, bar s ovim rezultatima nismo u fake news kategoriji kao: BICEP 2 rezultati otkrića gravitacijskih valova iz rane faze svemira, supraluminalni neutrini i dvofotonski višak na 750 GeV.

Da se sve ovo ne bi svelo na puko nabrajanje činjenica o crnim rupama koje se sudaraju, predlažem vam jednu pravu malu poslasticu za čitanje, biografiju slavnog (bar među teorijskim fizičarima) Josepha Polchinskog, Memories of a Theoretical Physicist.

Što se tiče gravitacijskih valova, dostiglo nas je Rutherfordovo prokletstvo. On baš i nije bio poznat po politički korektnim izjavama, a jedna neugodnija je bila: „Fizika je jedina prava znanost, sve ostalo je skupljanje markica“. Možda je to donekle vrijedilo u njegovo vrijeme, ali sada nam na eksperimentalnoj fronti visokih energija ne preostaje ništa drugo nego da skupljamo markice.

Dodatno - ako znate malo pythona, volite obradu signala i koristite neki od besplatnih alata poput Anaconda distribucije pythona, bacite pogled na ovu poveznicu i na blog Šona Kerola (Seana Carrola). Tu možete naći poprilično tehničkih detalja povezanih s izmjerenim signalima i njihovom obradom.