The Nobel Prize for Physics in 2018: Unveiling a Universe Hidden within Gravitational Waves

W świecie nauki odkrycia często przybierają formę spektakularnych wybuchów, które nagle oświetlają nieznane dotąd zakątki wszechświata. Takim momentem bez wątpienia było ogłoszenie w 2018 roku Nagrody Nobla z fizyki dla Rainera Weissa, Barry’ego C. Barrisha oraz Kip Thorne’a za ich “obserwacje fal grawitacyjnych”. To osiągnięcie nie tylko ugruntowało przewidzenia Alberta Einsteina z ponad stulecia temu, ale także otworzyło zupełnie nowy rozdział w astronomii - astronomię grawitacyjną.

Kip Thorne, urodzony w Utah w 1940 roku, był jednym z pionierów tej nowej dziedziny. Jego pasja do fizyki zaczęła się już w dzieciństwie, zainspirowana lekturą książek science fiction o podróżach w czasie i przestrzeni. Jako profesor fizyki na California Institute of Technology (Caltech) Thorne spędził całe swoje życie zawodowe na poszukiwaniu dowodów istnienia fal grawitacyjnych.

Falę grawitacyjne, które są “faliami” w tkaninie czasoprzestrzeni, przewidział Albert Einstein w swojej teorii względności ogólnej. Einstein opisał je jako skutki przyspieszenia masywnych obiektów, takich jak gwiazdy czy czarne dziury. Ale pomimo swoich przewidzeń, Einstein wątpił, czy fale grawitacyjne byłyby na tyle silne, aby można było je kiedykolwiek wykryć.

Thorne, wraz z zespołem LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), podjął się niezwykle ambitnego zadania - budowy detektora fal grawitacyjnych o niespotykanej dotąd czułości.

LIGO to sieć dwóch obserwatoriów, umieszczonych w Stanach Zjednoczonych: w Hanford, Waszyngton i Livingston, Luizjana. Każdy obserwatorium składa się z dwóch 4-kilometrowych ramion laserowych. Kiedy fala grawitacyjna przechodzi przez detektor, zmienia ona długość tych ramion o ułamki atomowe. Ta subtelna zmiana jest wychwytywana przez precyzyjne instrumenty, a następnie analizowana przez komputery.

Budowa LIGO zajęła wiele lat i pochłonęła miliardy dolarów. Była to technologiczna parada bez precedensu. Po latach pracy w 2015 roku detektor zarejestrował pierwszy sygnał fala grawitacyjnego - produkt zderzenia dwóch czarnych dziur o masie kilkudziesięciu razy większej od Słońca.

To odkrycie nie tylko potwierdziło teorię Einsteina, ale także otworzyło nowe okno na Wszechświat. Fale grawitacyjne mogą przenosić informacje o wydarzeniach tak odległych i gwałtownych, że są niedostępne dla tradycyjnych teleskopów. Dzięki nim możemy teraz “słyszeć” eksplozje supernowych, zderzenia czarnych dziur i inne kataklizmy kosmiczne.

Po raz pierwszy w historii ludzkość zaczęła “słuchać” Wszechświata.

Odkrycie fal grawitacyjnych było przełomowym momentem w historii nauki. Kip Thorne, wraz ze swoimi współpracownikami, zrewolucjonizował naszą wizję kosmosu i otworzył nowe możliwości poznawania jego tajemnic. Ich praca jest inspiracją dla przyszłych pokoleń naukowców, którzy będą kontynuować eksplorację Wszechświata za pomocą tej niezwykłej nowej techniki.