Forskere bag opdagelsen af ​​gravitationsbølger vinder 2017 Nobelprisen i fysik

Det Svenske Videnskabsakademi har annonceret, at 2017 Nobelprisen i fysik går til tre forskere for deres grundlæggende arbejde, der førte til opdagelsen af ​​krusninger i rummets og tidens struktur kendt som gravitationsbølger.

Halvdelen af ​​£825, 000 præmiesum vil gå til Rainer Weiss fra Massachusetts Institute of Technology, og den anden halvdel vil blive delt af Kip Thorne fra Caltech og Barry C Barish, også hos Caltech. Forskerne, alt fra LIGO/VIRGO samarbejdet, udtænkt og spillet store roller i realiseringen af ​​Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, som først opdagede bølgerne i september 2015. Jeg er glad for at se denne præstation anerkendt på vegne af de tusindvis af videnskabsmænd, der arbejder på LIGO, herunder University of Sheffield-gruppen. Jeg kender også modtagerne personligt, især Weiss, som er en ven såvel som en kollega.

Gravitationsbølger, forudsagt af Einstein i 1916, rejse på tværs af vores univers med lysets hastighed – strække rummet i én retning og krympe det i den retning, der er vinkelret. LIGO måler disse fluktuationer ved at overvåge to lysstråler, der bevæger sig mellem par af spejle, der løber i forskellige retninger.

Kilden til de første detekterede signaler var et par sorte huller, hver er omkring 30 gange solens masse. Disse kroppe kolliderede engang og blev omdannet til et stort, snurrende sort hul - og udsendte tre solmasser til en værdi af ren energi på omkring en tiendedel af et sekund. I den korte tid, kilden overstråler resten af ​​energikilderne i det observerbare univers – tilsammen! Det er noget at prøve og forestille sig. På trods af at det er en så voldsom begivenhed, det er så langt væk, at virkningerne på vores lokale struktur af rum og tid her på Jorden er meget subtile - hvilket er grunden til, at en sofistikeret detektor som LIGO var nødvendig for at foretage den første detektion.

Adskillige flere binære sorte hul-signaler er blevet detekteret af LIGO-detektorerne siden, og en annonceret for få dage siden blev også opdaget af Jomfru-detektoren i Italien. Nu hvor vi ved, at disse signaler eksisterer og kan detekteres, et nyt felt inden for gravitationsbølgeastronomi vil vokse op, sætter os i stand til at sondere det mørke og forvirrende univers – fænomener i kosmos, der ikke udsender meget lys, men har en masse masse. Det er en spændende tid.

Ukonventionelle, skarpt og sjovt

De af os på LIGO, der kender Weiss, er enige om, at han er en ukonventionel fyr i den bedste forstand af denne beskrivelse, som har inspireret en generation af eksperimentelle fysikere, mig selv inklusive.

Første gang jeg mødte Weiss ordentligt, var da han interviewede mig til min første postdoc, på MIT. Jeg var i mit eneste smarte jakkesæt, han gik ind iført en uldhat, baggy sweater og jeans. Jeg var nødt til at forsikre ham om, at det var sidste gang, han så mig klædt ud på den måde. Han så lettet ud.

Weiss har en forfriskende uformel tilgang til fysik, hvilket er særligt nyttigt til at opmuntre andre i deres arbejde, især de unge. Men denne uformalitet og entusiasme skjuler kun lige hans knivskarpe instinkt for fysik, især for kilder til baggrundsstøj og for elektronik.

Og, fordi han er, hvad jeg vil kalde "videnskabeligt omgængelig", Weiss har naturligvis en tendens til at lære tingene hurtigt ved at tale med folk. Da jeg arbejdede på LIGO-laboratoriet i Livingston, Jeg lavede en tidlig systematisk sammenligning af seismisk støj mellem de to LIGO-steder i et nøglefrekvensområde. Det svære dengang var bare at indsamle nok data fra seismometrene til at kunne foretage en meningsfuld sammenligning mellem støjniveauerne.

I'd just made a graph of the results, and I was in the control room staring at it when Weiss walked in. He walked out a few minutes later with a copy of that plot, and the next thing I knew, he was using it in talks to the National Science Foundation when arguing for an upgrade to LIGO Livingston's seismic isolation system. That's Weiss in a nutshell. He's quick on the uptake, good at spotting the key points and problems, and authoritative enough to get others – physicists, engineers and funders on his side.

We also share a love of music. Once when I was invited to dinner at his house, I was asked to bring my cello and had to sight-read several cello sonata movements (rather shakily) with Weiss at the piano. He also showed up to a particularly memorable "hoodoo party night" at a club called Tabby's blues box in Baton Rouge, Louisiana, where I was playing in a band. He brought along Gaby Gonzalez, who until recently was chairperson of the LIGO scientific collaboration and Peter Saulson, a professor of physics and thermal noise pioneer from Syracuse. A more unlikely crowd on the dance floor at Tabby's has probably not been seen before or since. They had a great time.

The future of gravitational wave physics is now intimately tied up with the future of astronomy. The field is set to expand rapidly, with more sensitive instruments needed to sense smaller signals and larger scale instruments needed to probe lower frequencies where many of the astronomical signals lie. We also need observers of the heavens, both to interpret the signals we measure, and to make the link between gravitational waves and other sources of information, such as gamma ray and neutrino bursts, and visible transients. We are hoping to continue to play an important role in the research here at Sheffield.

Men, for now, it's time to enjoy the moment of a very well deserved Nobel prize for a great group of physicists. They have played a long game; the project started in 1972, and I didn't even join until 1997. It's a lesson to us all to keep both eyes on the science, to be prepared for a protracted struggle with Mother Nature, but ready in the end to step back and admire the edifice we have constructed, and go on to apply the tools we have created to achieving an ever expanding knowledge of our universe.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.