Fale grawitacyjne dla laików

Posłuchaj

Prof. Marek Demiański o falach grawitacyjnych (Klub Trójki/Trójka)

Dodaj do playlisty

Dodaj do playlisty

Mamy do czynienia z wielkim odkryciem, porównywalnym tylko z odkryciem przez CERN bozonu Higgsa. 17 marca w świat poszła informacja, której znaczenie mogło umknąć niespecjalistom: astrofizycy z Harvard Smithsonian University Centre for Astrophysics bazujący na danych zebranych przez radioteleskop BICEP-2, ogłosili, że w mikrofalowym promieniowaniu tła znaleźli bezpośredni dowód na istnienie fal grawitacyjnych. O co w tym chodzi?

Niemal 14 mld lat temu rozpoczął się nasz Wszechświat. Nie wiemy dokładnie, co to było. - Warunki które panowały, były tak ekstremalne, że nie jesteśmy ich w stanie odtworzyć w ziemskich realiach. Nie mamy też dobrej teorii, która by to wyjaśniła - mówi gość Trójki,  prof. Marek Demiański z Instytutu Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu Warszawskiego.

Trzeba było zatem wymyślić coś, co przynajmniej teoretycznie zbliżyłoby nas do odpowiedzi. Tak powstała teoria Wielkiego Wybuchu. - Ten początek musiał być egzotyczny, kwantowy. Coś tam się wydarzyło w bardzo szybkiej skali czasu. A potem nagle wszystko zaczęło się nagle rozszerzać - mówi fizyk. Maleńki punkt o wielkiej gęstości "eksplodował", najpierw do wielkości pomarańczy, a potem zaczął się stopniowo rozszerzać. I tak powstał Wszechświat. - To pokazuje, do jakich granic fantazji posuwają się fizycy. To zupełnie szalony model - mówi prof. Demiański. Po drodze kształtowały się znane nam prawa fizyki. Pod koniec pierwszej sekundy istnienia Wszechświata istniały już podstawowe siły, które znamy.

To obraz na poły mityczny, ale naukowcy od dawna starali się go potwierdzić. Taka eksplozja musiałaby zostawić ślady w kosmosie. - Już wcześniej istniały poszlaki, że na początku Wszechświat był bardzo gęsty i gorący. Stygnąć mógł tylko rozszerzając się, ale energia cieplna nadal musi gdzieś w nim być, bo nie ma dokąd uciec. Dowodem na jej istnienie było odkryte w 1964 roku promieniowanie reliktowe - tłumaczy fizyk.

Było ono niejednorodne i naukowcy musieli sprawdzić, skąd się te różnice, zupełnie nieregularne, wzięły. Hipoteza brzmiała, że powstały w trakcie procesu szybkiej inflacji Wszechświata, w czasie pierwszych ułamków sekundy jego istnienia. Ale i ta hipoteza musiała zostać potwierdzona. Dopiero teraz, dzięki odkryciu fal grawitacyjnych, wiemy, że faza pomiędzy "szpilką" i "pomarańczą", czyli faza inflacji, naprawdę miała miejsce.

Jak odkryto fale grawitacyjne? Każde promieniowanie, które do nas dociera, jest spolaryzowane, także to reliktowe. Polaryzacje mogą być jednak dwojakiego rodzaju, a naukowców w tym wypadku interesował jego rzadki przypadek, spowodowany przez oddziaływanie grawitacyjne (tzw. polaryzacja typu B, której nie da się pomylić z tą pierwszą).

Detektor BICEP-2, który stoi na Antarktydzie na biegunie południowym, ze względu na swoją niezwykłą lokalizację miał możliwość jego wykrycia. Od 2010 roku zbierał informacje na temat promieniowania reliktowego. Mierzył różnice jego temperatury z dokładnością do ósmego miejsca po przecinku.

Okazało się, że jakaś pradawna fala grawitacyjna w sposób bardzo charakterystyczny zakłóciła jego polaryzację. I to było to, czego szukano. - Zobaczyliśmy ślad kwantowej struktury czasoprzestrzeni - wyjaśnia gość Trójki. - Okazało się, że istnieje jakieś jeszcze głębsze dno, do którego może uda nam się kiedyś dotrzeć i które pozwoli nam zrozumieć kwantową naturę czasoprzestrzeni.

Odkrycie jest przełomowe. To dowód na to, że Wielki Wybuch rzeczywiście miał miejsce. To także kolejne potwierdzenie teorii Einsteina, który w ogóle wymyślił fale grawitacyjne. Co jeszcze ważniejsze, ustalenia naukowców z Harvard Smithsonian University Centre for Astrophysics, pomogą nam poznać historię pierwszych ułamków sekundy istnienia Wszechświata. Najprawdopodobniej otrzymają za swoje odkrycie nagrodę Nobla.

Prof. Marek Demiański opowiedział też o tym, co mogło być przed Wielkim Wybuchem, na czym polega kwantowa teoria grawitacja i opisywał czterowymiarowe prześcieradło.

Audycję przygotował i prowadził Jerzy Sosnowski.

"Klubu Trójki" można słuchać codziennie od poniedziałku do czwartku między godz. 21.05 a 22.00.

(ew/mk)