Judit
-2 °C
8 °C

Lézerrel mérik a gravitációs rengéseket

2002.01.30. 10:40
Az Einstein által megjósolt gravitációs hullámokat a relativitáselmélet alapján hatalmas csillagközi ütközések válthatják ki. Így például két fekete lyuk összeütközése egyfajta kozmikus rengést okozhatna a tér szövetében. A fénysebességgel terjedő rengési hullámok akár a Földet is elérhetik - mostanáig azonban még nem sikerült igazolni a létezésüket.
Egy Hannover közelében található mezőn német kutatók felépítettek egy detektort, amely képes kimutatni a gravitációs hullámokat. Több évig épült és néhány héttel ezelőtt elkezdte a próbaméréseket a Geo 600 lézer.

A tesztüzem eredményei biztatóak. Minden rendszer működött - számolt be a Spiegelnek Peter Aufmuth, a berendezést működtető Max-Planck gravitációs-fizikai kutatóintézet tudományos munkatársa.

A Geo 600 lelke, a lézer-interferométer két L alakban elrendezett 600 méter hosszú vákuumcsőből áll, melyekben tükrök között lézersugár halad ide-oda. A kereszteződési ponton a két sugarat egyesítik, a létrejött állandó fedési kép változásait vizsgálják.

Ha például gravitációs hullám éri a berendezést, és az egyik lézerpálya hossza elképzelhetetlenül kis mértékben csökken, a másik pedig megnyúlik, változik a lézersugarak fedési képe.

Ezáltal a Geo 600 olyan nagyságrendű rezdüléseket is képes érzékelni, amely alig éri el az atommag átmérőjének egytizedét. És éppen ez teszi igen nehézzé a méréseket. A kutatóknak a sokkal komolyabb zavarokat okozó erős háttérzajból kell kiszűrniük a gyenge kozmikus jeleket.

Zavaró körülmények

Ha a közelben elhalad egy teherautó, a különleges felfüggesztések ellenére remeg az egész berendezés. Ilyen esetben a rendszer közbeavatkozik, hogy a tükrök és a lézersugarak a helyes irányba mutassanak. A tesztelés alatt ez kiválóan működött, a sugár egyenesen haladt - mondta Aufmuth.

A földi eredetű zavarok mellett a Hold is befolyásolja a méréseket. Az égitest vonzása nem csak a világtengerek vízszintjét emeli meg, de a talajt is. Ezt a Geo 600 üzemeltetői azon veszik észre, hogy megfelelő ciklusban állítani kell a tükrökön.

A helyi zavarok jobb kiszűrése érdekében a Max-Planck intézet kutatói szorosan együttműködnek a hasonló vizsgálatokat végző amerikai kollégáikkal. Két másik lézer-interferométer Louisiana és Washington szövetségi államokban vadászik gravitációs hullámokra. Így a kutatók összehasonlíthatják az eredményeiket, és három "füllel" hallgatva sokkal nagyobb biztonsággal képesek meghatározni a kozmikus hullámok érkezési irányát.

A detektorok egymáshoz igazítása érdekében a német és az amerikai kutatók január közepén egyszerre indították be a lézereiket. Sikerült kimutatni, hogy a berendezések valóban ugyanazt hallják. A Geo 600 a tengerentúli érzékelőkkel együtt bejelzett, amikor Ausztráliában földrengés következett be.

Szupernovák, kettős csillagrendszerek

2002 nyarán indulhatnak Hannover mellett a tényleges mérések. Addig újabb, igen pontos tükröket szerelnek fel, növelve a berendezés érzékenységét. Peter Aufmuth és kollégái azt remélik, hogy a detektor képes lesz hatalmas csillagrobbanásokat, szupernóvákat kimutatni. És nem csak a Tejújrendszerben, hanem sokkal távolabbi galaxisokban is, például a Szűz csillagképben.

Ezeken kívül a kutatókat a kettős csillagrendszerek érdeklik Az ilyen ikercsillagok egy közös tömegközéppont körül szinkronban mozognak. A nagy tömegvonzás hatására folyamatosan szabadulnak fel gravitációs hullámok, ahogy a nyílt vízen két egymásnak ütköző bója is hullámokat ver. Legvégül pedig a Geo 600 az ősrobbanás távoli zaját is érzékelhetné.

A kutatók sokat várnak a földi interferométerektől. De ez csak első lépés egy sokkal becsvágyóbb terv felé: mintegy tíz év múlva kikerülhet a világűrbe a Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Ezt a detektort három szonda alkotja majd, melyek között két lézersugár halad.

Űrtükrözés

Az előnyök kézenfekvőek: mivel a világűr eleve légüres, nem kell mesterséges vákuumot előállítani. Ezen kívül a kozmosz nem reng úgy, mint a Föld felszíne. További előnyt jelentenek a Lisa méretei: míg a hannoveri berendezés 600 méter hosszú, a repülő detektor lézersugarait egymástól 5 millió kilométerre található tükrök verik vissza.