نوبل فیزیک ۲۰۱۷ به رصدکنندگان امواج اینشتین رسید

ویس، کیپ تورن و بری بریش حق نشر عکس AFP/CALTECH/EPA
Image caption از چپ به راست: رینر ویس، کیپ تورن و بری بریش برندگان نوبل فیزیک ۲۰۱۷

نوبل فیزیک سال ۲۰۱۷ را سه فیزیکدان آمریکایی به دلیل ردیابی و اثبات وجود امواج گرانشی از آن خود کردند.

رینر ویس، کیپ تورن و بری بریش جایزه یک میلیون دلاری را بین خود تقسیم خواهند کرد، نیمی از جایزه به پروفسور ویس می‌رسد و نیم دیگر به دو فیزیکدان دیگر.

امواج گرانشی وقتی تولید می‌شوند که اجرام عظیم با سرعت نور حرکت می‌کنند و باعث تاب برداشتن فضا-زمان می‌شوند. بنابراین در رویداد‌های عظیم کیهانی مثل انفجار ابرنواخترها باید چنین امواجی تولید شوند. این همان چیزی است که نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی کرده بود و تنها بخشی از این نظریه بود که با آزمایش تجربی اثبات نشده بود.

اما در یازدهم فوریه سال گذشته، در یک کنفرانس خبری محققان رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری (لایگو) گفتند که این امواج را ردیابی و ثبت کرده‌اند.

پخش این فایل در دستگاه شما پشتیبانی نمی شود.
گفتگو علی همدانی با کامران وفا، استاد فیریک در دانشگاه هاروارد

این محققان امواج گرانشی ادغام دو سیاهچاله - یکی سی وپنج برابر خورشید و دیگری کمی کوچکتر- را رصد کرده بودند؛ زمانی که دو سیاهچاله پیش از آنکه در هم ادغام شوند به سرعت دور هم می‌چرخیدند. دانشمندان امواج گرانشی ناشی از چرخش دو سیاهچاله را مدت بیست هزارم ثانیه رصد کرده بودند و محاسبات آنها نشان داد در ابتدای دریافت این امواج، دو سیاهچاله سی بار در ثانیه به دور یکدیگر می‌چرخیدند اما این سرعت به ۲۵۰ بار در ثانیه افزایش یافت تا اینکه دو سیاهچاله در هم ادغام شدند.

پس از اعلام این یافته، تقریبا تمام صاحب نظران متفق القول بودند که این کار نوبل فیزیک را دریافت خواهد کرد.

از آن زمان به بعد در موارد دیگری هم وجود این امواج به ثبت و تایید رسیده است.

موج گرانشی به زبان ساده

حق نشر عکس Getty Images
Image caption انحنای فضا-زمان

در فیزیک مدرن بُعد چهارم به صورت فضا-زمان تعریف می‌شود. اینشتین دریافت که نمی‌توان این دو مفهوم را از هم جدا کرد و در تئوری نسبیت، فضا-زمان بعد چهارم را تشکیل می‌دهد.

گرانش یا جاذبه در این تئوری، انحنایی در فضا-زمان است. این انحنا را جرم ایجاد می‌کند. هر چه جرم جسم بیشتر باشد انحنای بزرگتری در فضا-زمان ایجاد می‌کند. این انحنا در واقع موقعیت جسم را مشخص می‌کند.

وقتی جسمی حرکت می‌کند، انحنایی که در فضا-زمان ایجاد می‌کند هم حرکت می‌کند.

حق نشر عکس Getty Images
Image caption وقتی جرمی که در فضا-زمان انحنا ایجاد کرده حرکت می‌کند انحنای فضا-زمان هم حرکت می‌کند

برای اینکه این موضوع روشن شود، یک صفحه پلاستیکی منعطف را در نظر بگیرید. اگر یک توپ تنیس را روی این صفحه بغلتانید روی خط مستقیم حرکت خواهد کرد چون جرم زیادی ندارد. اما اگر یک توپ بسکتبال را روی آن بغلتانید روی خط صاف حرکت نخواهد کرد چون جرم زیاد آن باعث فرو رفتگی در صفحه لاستیکی خواهد شد.

وقتی که آب را در حوض به هم بزنید موج‌های کوچکی ایجاد می‌شود. این موج‌ها را می‌توان به مثابه موج گرانشی در نظر گرفت.

اینشتین پیش‌بینی کرده بود اگر گرانش ناگهان تغییر کند - مثلا در اثر انفجار یک ابرنواختر - امواج انرژی گرانشی با سرعت نور در کیهان منتشر خواهد شد و باعث می‌شود فضا-زمان تاب بردارد.

موضوعات مرتبط