Tikėtina, kad naujasis gravitacinių bangų detektorius atrado signalą iš laiko pradžios: detektoriuje aptikti iškilimai gali privesti prie naujos fizikos

Įranga, tokia kaip lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijos (LIGO), naudoja gigantiškus lazerinius jutiklius, erdvėlaikyje ieškant milžiniškų bangavimų, žinomų kaip gravitacinės bangos. Jos atsiranda tolimoje visatoje nuo juodųjų skylių ir neutroninių žvaigždžių susidūrimų, kurie būna tokie galingi, kad supurto erdvėlaikį ir išsiunčia bangas, kurių ilgis matuojamas šimtais mylių.

Žymiai anksčiau nei buvo pastatytos šios milžiniškos observatorijos, mokslininkai įtarė tokių ilgių gravitacinių bangų egzistavimą, nes jie žinojo, kad juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės kartais turėtų susidurti, „Live Science” pasakoja vakarų Australijos universiteto Perte fizikas Michael’is Tobar’as.

Jis priduria, jog nėra jokių gerai suprantamų gravitacinių bangų šaltinių, kurie skleistų trumpesnio ilgio, tarp kelių pėdų ir kelių mylių, bangas. Nepaisant to, „visatoje visuomet yra dalykų kurių mes nesitikime,” - teigia Tobar’as.

Ankstesniais metais mes matėme didelę motyvaciją statyti detektorius, kurie galėtų aptikti šias, mažesnes gravitacines bangas, įskaitant ir vieną, kurį turėjo statyti Tobar’as ir jo kolegos. Jų prietaisas sudarytas iš 3 centimetrų diametro kvarco kristalo su rezonansine kamera, kuri suvibravus tam tikrais dažniais sukuria elektrinius signalus.

Tobar’as lygina šią sąranką su varpu arba gongu, kuris suskamba tam tikru atveju. „Jei gravitacinė banga atsimuša į jį, ji jį suvirpina,” - sako jis. Tada, „skambesys” kristale elektrinių sensorių yra paverčiamas elektromagnetiniu signalu.

Tyrėjai sumontavo savo detektorių po keliais spinduliuotės skydais, kad apsaugotų jį nuo foninės elektromagnetinės spinduliuotės ir atšaldė iki itin žemos temperatūros, siekiant apsaugoti nuo terminės vibracijos.

153-iąją eksperimento dieną, kristalas suskambėjo dukart, kiekvieną kartą po 1-2 sekundes. Komandos išvados pasirodė rugpjūčio mėn. 12 d. žurnale „Physical Review Letters.”

Šiuo metu mokslininkai bando išsiaiškinti, kas galėjo sukelti šias bangas. Pasak Tobar’o, tai galėjo būti įkrautos dalelės, vadinamos kosminiais spinduliais, kurios atskrieja iš visatos. Anksčiau nežinotas terminių svyravimų kristale tipas, kuris itin žemoje temperatūroje turėtų būti minimalus, gali būti dar viena priežastis, prideda Tobar’as.

Tačiau taip pat egzistuoja daugybė egzotiškų perspektyvų, pvz.: juodosios materijos dalelių tipas, žinomas kaip aksionai, besisukantys apie juodąją skylę ir skleidžiantys gravitacines bangas, savo straipsnyje rašo tyrėjai. Dauguma paaiškinimų gali reikalaut aksčiau nežinotų fizikos žinių esančių anapus standartinio modelio, kuris apibūdina beveik visas subatomines daleles ir jėgas visatoje, sako Tobar’as.

Kosmologai mano, kad netrukus po didžiojo sprogimo visata perėjo periodą, vadinamą infliacija, per kurį ji eksponentiškai išsiplėtė iki esamo dydžio, „Live Science” pasakoja Kembridžo universiteto, teorinės fizikos mokslininkas Francesco’as Muia’as, kuris tyrime nedalyvavo.

Šios eros pabaigoje visata galėjo išgyventi fazinį perėjimą, kaip užviręs vanduo virsta dujomis, teigia jis. Jei taip atsitiko, perėjimas galėjo įnešti daug energijos į erdvėlaikio struktūrą generuojant gravitacines bangas, kurios gali būti užfiksuotos šio eksperimento metu, sako Muia’as.

Jis mano, kad kol kas nėra pakankamai įrodymų kalbėti, kokie įvykiai vienaip ar kitaip vyko kristale, tačiau jis yra sujaudintas šio eksperimento ir kitų, kurie netrukus pasirodys internete.

Tobar’as su tuo sutinka. „Būtų gerai, jei tai buvo gravitacinės bangos,” - sako jis.

Dabar, kai mokslininkai užantyje turi šiuos rezultatus, jie gali pastatyti daugiau tokių sensorių, priduria jis. Jei keli prietaisai mato tą patį signalą tuo pačiu metu, tai gali reikšti esant kažką visatoje ir padėti kontroliuoti vidinius procesus tokius kaip terminiai svyravimai kristalo viduje.

Autorius Augustas Brazinskas