A gravitációs hullámok máris megkapták a Nobel-díjat

Az idei díj egy olyan felfedezésért jár, ami sokkolta a világot

– kezdte a bejelentést a Nobel Bizottság, és ekkor már lehetett tudni, hogy idén papírforma született: a 2017-es fizikai Nobel-díjat a gravitációs hullámok felfedezésért adják oda a LIGO Tudományos Együttműködés meghatározó tagjainak.

Ezzel most kivételesen bejöttek a Nobel-díj esélyeit taglaló találgatások, hiszen a tavalyi év után idén is a gravitációs hullámok felfedezését emelték ki már előzetesen is, mint a legnagyobb, díjazásra is komoly sanszokkal bíró áttörést.

Már fülünk is van az univerzumhoz

Ritkán szokták ennyire friss (ebben az esetben 2016-os) eredményekért ilyen gyorsan odaadni a Nobelt. Egy népszerű hasonlat szerint a gravitációs hullámok felfedezése olyan, mintha eddig csak láttuk volna az univerzumot, de nem hallottunk volna semmit: mostantól azonban már fülünk is van hozzá.

A gravitációs hullámok létezését már Einstein óta sejtették, de közvetlen bizonyítékot csak tavaly találtak rá. Einstein gravitációs hullámokról szóló száz évvel ezelőtt írt tanulmányaiban azt mutatta ki, hogy a gravitációs hullámok a téridő hullámszerű megnyúlásai és összehúzódásai. Ez volt az utolsó olyan nagy einsteini jóslat, amit még nem sikerült megfigyelésekkel igazolni – egészen a tavalyi évig.

A gravitációs hullámok felfedezése egy monstre tudományos kooperáció, a LIGO Tudományos Együttműködés keretében történt meg. Kulcsszerepet játszott benne a két „LIGO-detektor”. Ezek – az egyik a louisianai Livingstonban, a másik a washingtoni Hanfordban – lézeres interferométerrel keresik a gravitációs hullámokat. A detektorokban egy-egy négy kilométer hosszú, L alakban elhelyezett vákuumcső van, amelyben egymásnak irányítanak két lézersugarat. Ezeket használják „vonalzóként” a hullámok kereséséhez: a fotonok fénysebessége állandó, így ha hosszabb idő alatt érnek el ugyanoda, azzal közvetve jelzik a téridő megnyúlását. Arról, hogy mit is jelent a tér megnyúlása, és egyáltalán, maga a négydimenziós téridő, itt talál részletesebb, de szemléletes magyarázatot.

Miért pont ők?

Más nagyszabású kutatások kapcsán is felvethető, hogy kik is lennének a megfelelő díjazottak. A Nobel Bizottság gyakorlata szerint egy tudományterületen egy évben legfeljebb három kutatót részesítenek az elismerésben, a mai, összetett kooperációra épülő természettudományban azonban ennél akár nagyságrendekkel több kutató vesz részt egy komplex projektben – a LIGO Tudományos Együttműködésben pedig ezernél is többen vettek részt. Köztük magyarok is. Közülük Frei Zsolttal és Raffai Péterrel már az Indexen is olvashattak interjút, ebben a magyar fizikusok azt valószínűsítették, hogy Kip Thorne, Rainer Weiss és Ronald Drever lehet a legesélyesebb a Nobel-díjra. Drever idén márciusban meghalt, az pedig nem volt meglepetés, hogy harmadikként Berish lesz a díjazott.

Megérdemelték!

A gigaprojekt magyar résztvevői közé tartozott az ELTE és a debreceni ATOMKI együttműködéséből létrehozott Eötvös Gravity Research Group (EGRG). Ők inframikrofonokat fejlesztették, melyekkel a nem gravitációs hullámokból származó „zajt” szűrik ki; nyolcórás műszakokban figyelték, hogy érkleznek-e be jelek; modellezték az elnyúlt pályán keringő fekete lyukak tulajdonságait, melyeknek a jelei összefüggnek a gravitációs hullámok keresésével; továbbá galaxiskatalógust készítettek, de tagjai voltak annak a Burst-munkacsoportnak is, amely először észlelte a hullámokat.

Én nem izgultam, nem érzem magam Nobel-díjasnak, de nagyon örülök természetesen

– mondta már a döntés ismeretében az Indexnek Frei Zsolt, a magyar LIGO csoport vezetője.

„Ez a papírforma, a tudományos közvélemény is erre számított. Ugyan valóban gyors az elismerés, de nem hiszem, hogy túl korai: alapvetően az számít, hogy mennyire elfogadott az eredmény, és itt ez elég egyértelmű: idáig már négy gravitációshullám-jelet detektáltak, sőt nyáron már az olasz Virgo is érzékelt egyet.”

Mi magyarok tizen, akik benne voltunk ebben az ezerfős projektben, csak egy nagyon pici, mondjuk egy százalékos részét adtuk az egésznek

– hangsúlyozta a kutató, hozzátéve, hogy a három díjazott abszolút megérdemelte a díjat. Mint Frei Zsolt mondta, ők elsősorban azért az ötletért kapták, amit még a hetvenes-nyolcvanas években dolgoztak ki: ők dobták be ugyanis, hogy a korábbi, kudarcot valló, például tömegrezonátoros módszerek helyett lézeres interferométerrel lenne érdemes megpróbálni detektálni a hullámokat.

A friss Nobel-díjasokat Frei Zsolt személyesen is jól ismeri. Elmondása szerint az elméleti fizikus Thorne színes egyéniség, jó előadó, mostanában szívesen mondja, hogy inkább már forgatókönyvíró, hiszen ő volt az Interstellar, a Csillagok között című film egyik szakértője is (Thorne erről könyvet is írt, ami most már magyarul is megjelent). A Széchenyi-díjas magyar asztrofizikus, az ELTE Fizikai Intézetének igazgatója szerint elsősorban Weiss érdeme, hogy sikerült összehozni, megvalósítani és végigvinni az egy milliárd dolláros, több évtizedes óriásprojektet. Ő a LIGO együttműködés keretében többször is járt már Magyarországon, és mint Frei Zsolt mondta most nekünk, szeretnék a közeljövőben újra elhívni, hogy immár Nobel-díjasként tartson előadást Budapesten.

A 2016-ban bejelentett világraszóló észlelés után várható döntés volt, hogy LIGO alapjait kidolgozó tudósok Nobel-díjat fognak kapni munkájukért

– nyilatkozta már az eredmény ismeretében Frei Zsolt az MTI-nek. Mint kiemelte, amikor Einstein 1916-ban megjósolta a gravitációs hullámok létét, még úgy gondolta, az annyira gyenge, hogy az emberiség sosem lesz képes a kimutatására. Ez ugyanis egy tíz a mínusz huszonegyediken nagyságrendű effektus, vagyis egy méteres rúd hossza a gravitációs hullámok hatására csupán egy proton átmérőjének egy milliomod részével változik meg – magyarázta a kutató.

Higgs-bozontól a gravitációs hullámokig

Az elmúlt években több évben is kvantumfizikai, valamint szubatomi fizikai tulajdonságokkal kapcsolatos felfedeztésekért osztották ki a fizikai Nobel-díjat. Tavaly az anyag topológiai fázisainak úttörő kutatásaiért járt a díj, amit a brit Thouless, Haldane és Kosterlitz kapott: felfedezéseiknek a kvantumfizika és a szupravezetés alkalmazásában van gyakorlati szerepe. Egy évvel korábban egy japán és egy kanadai kutató (Kadzsita Takaaki és Arthur B. McDonald) volt a díjazott, mert sikerült kimutatniuk, hogy egy neutrínónak is van tömege, 2014-ben pedig három japán (Akaszaki Iszamu, Amano Hirosi és Nakamura Sudzsi) nyerte a Nobelt a nagy fényerejű kék LED feltalálásáért. 2013-ban szokatlanul friss eredményekért adták oda a fizikai Nobelt: Francois Englert és Peter Higgs a Higgs-bozon elméleti felfedezéséért kapta meg a legnagyobb tudományos elismerést.

Esélyesek és titkos jelöltek

Bár a gravitációs hullámmal idén bejött a papírforma, voltak azért további esélyesek is. A hivatkozások száma, a citációs indexek alapján idén még a szén alapú nanoelektronika, a nonlineáris és kaotikus fizika rendszerek és a Feigenbaum-állandó, valamint egy tatár származású orosz asztrofizikus személyében a kozmológiai, az univerzum kialakulásával és galaxisformálódással kapcsolatos felfedezéseket mondták még előzetesen Nobel-esélyesnek.

Alfred Nobel, a dinamitot feltaláló svéd nagyiparos 1895-ben végrendelkezett úgy, hogy vagyonának kamataiból évről évre részesedjenek a tudomány és az irodalom kiválóságai, és azok, akik a legtöbb erőfeszítést teszik a békéért. Az alapító utasításai szerint a díjat azoknak kell adni, akik az előző évben saját tudományterületükön a legnagyobb szolgálatot tették az emberiségnek. A díjakról egy bizottság szavaz. Jelölt bárki lehet, akinek a nevét bedobják a kalapba. A bizottság munkája minden év szeptemberében kezdődik, a jelölési időszak a következő év január 31-ig tart. A Nobel-bizottság tagjai március és május között értékelik ki a jelöltek munkáját, ezután folyamatosan rostálják a lehetőségeket választásokat.

A díj odaítáléséhez a döntéshozók szavazatainak többsége kell. Fellebbezésnek helye nincs, a Nobel-bizottság a nem díjazott jelöltek kilétét ötven évig titokban tartja.

Három magyar is a fizikai Nobel-díjasok között

A fizikai Nobelt először 1901-ben osztották ki, akkor a német Röntgen kapta a díjat a róla elnevezett sugárzás felfedezéséért. A díjat háromszor is magyar tudós kapta. Első Nobel-díjasunk, Lénárd Fülöp is fizikus volt: ő 1905-ben katódsugaras vizsgálatokra alapozott atommodelljéért kapta az elismerést. 1963-ban megosztva Wigner Jenőnek ítélték a díjat az alapvető szimmetriaelvek felfedezéséért és alkalmazásáért, tágabban az elemi részecskék elméletének továbbfejlesztéséért. Eddigi utolsó fizikai Nobel-díjasunk Gábor Dénes, aki 1971-ben a holografikus módszer feltalálásáért és kifejlesztéséért kapta a díjat.

Idén 1 millió svéd koronával (32 millió forinttal) megemelték a díjjal járó pénzjutalom összegét, így mostantól 9 millió koronás, közel 300 millió forintot kapnak a díjazottak – már az ideiek is.

2017-ben a fizikai előtt az orvosi Nobelt osztották már ki, azt a cirkadián ritmust szabályozó mechanizmusokért kapták. Annak a díjazottja többek között ilyen megdöbbent zavarral reagált a hírre:

Megyek, hogy felhúzzam a cipőm, aztán eszembe jut, hogy zokni is kellene... Végül eszembe jut, hogy először is gatyát kellene vennem.