สิ่งที่อยู่เบื้องหลังการประกาศคลื่นความโน้มถ่วงที่กำลังจะมีขึ้น

นักวิทยาศาสตร์จาก Laser Interferometer Gravitational-Observatory (LIGO) จะทำการประกาศผลการวิจัยครั้งใหญ่ในวันพฤหัสบดีเวลา 10.30 น. ตามเวลาตะวันออกในงานแถลงข่าวซึ่งจัดทำโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ มีเหตุผลที่ดีที่เชื่อได้ว่าพวกเขากำลังจะประกาศการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงในที่สุดก็สิ้นสุดการค้นหา 100 ปีสำหรับหนึ่งในเสาหลักสำคัญที่สุดที่เข้าใจยาก แต่เสาหลักของทฤษฎีฟิสิกส์สมัยใหม่สำหรับจักรวาล

เมื่อเดือนที่แล้วนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและอัจฉริยะโดยรวมลอว์เรนซ์อูสส์ทวีตว่าเขามีเหตุผลที่จะเชื่อว่านักวิทยาศาสตร์ที่ LIGO - ความร่วมมือระหว่างนักวิทยาศาสตร์ที่ Caltech และ MIT - ในที่สุดก็พบหลักฐานคลื่นความโน้มถ่วง - 100 ปีหลังจากอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ วิธีการอธิบายฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังสัมพัทธภาพทั่วไป Krauss เขียนบน Twitter“ ข่าวลือก่อนหน้านี้ของฉันเกี่ยวกับ LIGO ได้รับการยืนยันจากแหล่งข้อมูลอิสระ คอยติดตาม! คลื่นความโน้มถ่วงอาจถูกค้นพบ !! ที่น่าตื่นเต้น.”

หากคุณหลงทางนี่คือข้อมูลพื้นหลังบางส่วน เรา (โดยทั่วไป) รู้ว่ามีคลื่นความโน้มถ่วงอยู่เนื่องจากเรารู้ว่าแรงโน้มถ่วงเป็นเรื่องจริง แต่เราไม่เคยตรวจพบคลื่นเหล่านั้นจริง ๆ ทั้งหมดที่เรามีคือหลักฐานทางอ้อม (คุณรู้ว่าแอปเปิ้ลตกลงมาจากต้นไม้หรือล้มลงบนบันได)

LIGO เริ่มต้นขึ้นในปี 2545 โดยมีเป้าหมายหนึ่งเป้าหมาย: ค้นหาคลื่นความโน้มถ่วง สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการสแกนหา "ระลอก" ในกาลอวกาศ เหล่านี้มีขนาดเล็กมาก - ในระดับหนึ่งในสิบของความกว้างของโปรตอน ดังนั้นคุณต้องใช้เครื่องมือที่มีความไวเป็นพิเศษในการค้นหา

การค้นหาของ LIGO ให้ผล 13 ปีไร้ประโยชน์ อย่างไรก็ตามเมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมาโครงการได้รับการยกระดับสิ่งอำนวยความสะดวกและเครื่องมือต่างๆ อุปกรณ์ของ LIGO ตอนนี้มีความไวต่อการหาคลื่นความโน้มถ่วงมากกว่าที่เคยเป็นมาสามเท่า

เห็นได้ชัดว่าอาจใช้เวลาเพียงสองสามสัปดาห์ในการลงทุนเพื่อชำระ:

ข่าวลือเรื่องการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่เครื่องตรวจจับ LIGO น่าอัศจรรย์ถ้าเป็นจริง จะโพสต์รายละเอียดหากยังมีชีวิตอยู่

- Lawrence M. Krauss (@ LKrauss1) 25 กันยายน 2558

Krauss พูดกับใครกันแน่? นั่นไม่ค่อยชัดเจน - และเขาไม่ได้เสนอชื่อหรือเบาะแสใด ๆ แต่บางคนที่มีการเชื่อมต่อใกล้ชิดของเขาจะไม่มีปัญหาในการติดต่อกับแหล่งที่เชื่อถือได้ ไม่พูดถึงว่านักวิทยาศาสตร์ค่อนข้างระมัดระวังเกี่ยวกับการคาดเดาที่ไม่มีมูลหรือสนับสนุนไม่ดี - ดังนั้นจึงไม่คิดไม่ถึงว่าอูสจะได้เรียนรู้สิ่งที่ข้อมูล LIGO มอบให้

แต่มีหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่าทำไม LIGO กำลังจะประกาศการค้นพบทางฟิสิกส์ที่สำคัญที่สุดของปี ในอีเมลที่รั่วไหลออกมาเขียนถึงคณะของเขานักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Clifford Burgess เขียนว่า“ สายลับที่ได้เห็นกระดาษกล่าวว่าพวกเขาเห็นคลื่นความโน้มถ่วงจากการควบรวมหลุมดำแบบไบนารี”

ใช่ถูกต้องแล้ว: นักฟิสิกส์ของ LIGO อาจสังเกตว่าหลุมดำที่หมุนวนสองหลุมโดยทั่วไปแล้วกระแทกเข้าหากันและรวมเข้าเป็นหนึ่งเดียว นี่น่าประหลาดใจที่การพิจารณาเป้าหมายที่ใหญ่ที่สุดของ LIGO สำหรับการค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงนั้นเป็นดาวนิวตรอนคู่หนึ่ง เจ๋งแน่นอน - แต่ไม่ใกล้เคียงกับมหากาพย์ราวกับหลุมดำสองดวงพุ่งเข้าหากันเหมือนโกรธชายผู้แกะ

อีเมลยังกล่าวต่อไปอีกว่าสัญญาณนั้นมีการตรวจจับทางสถิติซิกม่า 5.1 - มากกว่า 5 นักฟิสิกส์มาตรฐานซิกม่าที่ใช้เพื่อเน้นการสังเกตที่มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ ทั้งคู่ของ LIGO ที่ใช้ในการค้นหาและตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงพบการรวมตัวของหลุมดำด้วยการหน่วงเวลาที่ถูกต้องระหว่างกัน

ดูดซับสิ่งเหล่านี้อย่างระมัดระวัง - เราจะไม่ทราบแน่ชัดถึงสิ่งที่ LIGO ค้นพบจนถึงเช้าวันพฤหัสบดี แต่ถ้านักฟิสิกส์เหล่านี้ค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงจริง ๆ พวกเขาก็ไม่ต้องสงสัยเลยว่าโชอินสำหรับรางวัลโนเบลและจะเปลี่ยนโลกฟิสิกส์ที่เหลือจากที่นี่โดยไม่ต้องสงสัย