Einstein már 1915-ben a speciális relativitás elméletében megjósolta a létezésüket, azonban csak most sikerült minden kétséget kizáróan igazolni a létüket. Vajon mik ezek a gravitációs hullámok, és miért volt olyan nehéz rájuk bukkanni?

 

gorbult_ter

 

Einstein elmélete alapján a gravitáció a téridő torzulása. Ezt leginkább úgy képzelhetjük el szemléletesen, ha egy kétdimenziós felületre – mondjuk egy gumilepedőre – súlyos golyókat helyezünk el. Ilyenkor azt látjuk, hogy a golyók bemélyesztik maguk körül a gumilepedőt. Három dimenzióban egy kocka segítségével pedig úgy képzelhetjük el, hogy a kocka oldalai benyomódnak és a kocka közepén egy sűrűsödés lesz. A négydimenziós téridőben az idő is áldozatul esik a gravitációnak: ott, ahol erős a gravitáció, az órák is lassabban járnak.

A fentieknek megfelelően a gravitációs hullámokat úgy képzelhetjük el, mint egy tó felszínén a fodrokat, melyek tovaterjednek. Ezek a gravitációs hullámok a téridő fodrozódásai, melyek a fény sebességével haladnak. Ezzel tulajdonképpen semmi újat nem mondtunk, mert már Einstein egyenletei is ezt jósolták 100 évvel ezelőtt.

 

gravitacios hullam

 

Gravitációs hullámok akkor keletkeznek, amikor egy nagy tömegű test gyorsul (ez a ritkább az univerzumban) vagy akkor, amikor szupernóvák robbannak fel, és a magjuk fekete lyukká vagy neutroncsillaggá omlik össze. De gravitációs hullámok keletkeznek akkor is, amikor neutroncsillagok vagy fekete lyukak olvadnak egybe. Egy ilyen utóbbi esemény során létrejövő hullámokat sikerült a tudósoknak kimutatniuk. Az ütközés során két, egyenként harmincegynéhány Naptömegű, közepes méretű fekete lyuk kezdett egymás körül keringeni, majd végül spirális pályán haladva mind közelebb kerültek egymáshoz, és összeolvadtak. Ekkor keletkeztek a gravitációs hullámok, melyek során rengeteg energia szabadult fel. A fekete lyukak tömegéből 3 Naptömegnyi alakult energiává, melyet e gravitációs hullámok szállítottak el. Ez az univerzum egyik leghevesebb energia felszabadulással járó folyamata volt.

 

 

gravitacios hullam2

 

A kérdés az, hogy hogyan észlelhetők ezek a hullámok. Nos, ahogy a téridőn keresztülhaladnak, közben a téridő megnyúlik, majd összehúzódik. Ezt a változást kell detektálni. Erre legalkalmasabb egy olyan berendezés, mely nagyon pontosan méri két, mondjuk lézert kibocsátó forrás távolságát. Ha a legkisebb távolságingadozás észlelhető, akkor nagy valószínűséggel egy gravitációs hullám haladt át. Még jobb, ha ezek a kibocsátók egy háromszöget formáznak, és a háromszög oldalainak hosszúságváltozását figyeljük.

Most, hogy végre sikerült gyakorlatban is bebizonyítani az elméletet, a fizikusok egy hatalmas berendezést kívánnak az űrben felépíteni, melynek oldalhossza nem kevesebb, mint 1 millió km, hogy ezzel még pontosabban sikerüljön mérni a gravitációs hullámokat. Felvetődik azonban a kérdés az átlagemberben: Miért ilyen fontos ezeknek a különös hullámoknak a tanulmányozása azon túl, hogy sikerült igazolni Einstein elméletét?

 

gravitacios hullam4

 

A válasz az, hogy ezen hullámok tanulmányozásának segítségével bepillantást nyerhetünk a fekete lyukak fizikájába, ismereteket szerezhetünk arról, hogy milyen volt az univerzum közvetlenül az ősrobbanás után. Ezen túlmenően pedig remény kínálkozhat arra is, hogy kvantumos gravitációt leíró elméletet kapjunk a kvantummechanika és a relativitáselmélet összeházasításával. Ezek új mérföldkövet jelentenek a fizikában. Segítségükkel az emberiség előtt olyan távlatok nyílhatnak meg, melyek ma még jórészt csak a sci-fikben léteznek.

 

Garzó László dr.

Szerkesztette: Weninger Endréné Erzsébet

 

 

Hozzászólások