Nobelova cena za fyziku 2017
S malým zpožděním předstoupili dnes před televizní kamery zástupci Švédské královské akademie, aby oznámili, kdo si v prosinci přijede do Stockholmu pro prestižní ocenění. Ale ani přes toto zpoždění jejich oznámení nepřineslo velké překvapení.
Cenu si odnášejí tři fyzici, kteří pracovali na projektu LIGO, dvojici zařízení na detekci gravitačních vln stojící v USA. Toto extrémně citlivé zařízení (dost možná to byl vůbec nejcitlivější experiment vůbec) na podzim roku 2015 zachytilo vesmírný signál, který se nám předtím nikdy nepodařilo pozorovat: gravitační vlny.
Nobelova cena za fyziku 2017: Rainer Weiss, Barry C. Barish a Kip S. Thorne
Od té doby se pozorování podařilo třikrát zopakovat, naposledy už ve spolupráci s podobným evropským zařízením Virgo, což umožňuje velmi výrazně zvýšit přesnost pozorování a určit, z kterého přesně místa na obloze signál přichází, čímž se značně zvyšuje pravděpodobnost, že se nám děj na místě podaří sledovat i jinými teleskopy.
Srážka černých děr
Gravitační vlny jsou „ozvěnou“ velkých gravitačních procesů. Protože gravitace je v porovnání s ostatními základními fyzikálními silami velmi slabá (ale dokáže působit na velké vzdálenosti), jsou i její vlny slabé, téměř neznatelné. První pozorování proto zachytilo (a to ještě ne zcela jasně) jednu z nejdramatičtějších vesmírných událostí, jaké si můžete představit, srážku dvou černých děr. Gravitační vlny dost silné na to, abychom je mohli alespoň jen teoreticky zachytit, totiž vznikají jen při velkém zrychlení opravdu masivních objektů.
Není pochyb, že zachycení těchto vln je jedním z největších úspěchů fyziky posledních desetiletí, zhruba na úrovni potvrzení existence Higgsova bosonu v roce 2012. Fyzici a astronomové nyní poprvé jasně vidí, že existuje nový a zatím nepoužívaný způsob, jak nahlédnout do vesmíru na objekty, které jsme zatím přímo vůbec pozorovat nemohli, například právě černé díry.
Koho vybrat?
Záběr z instalace nového laseru do experimentu LIGO během jeho modernizace na Advanced LIGO
Podobně jako v případě objevu Higgsova bosonu na urychlovači LHC musel mít Nobelův výbor jisté starosti s tím, kdo přesně cenu dostane. Ocenění vznikalo v dobách, které z dnešního pohledu můžeme označit za dřevní - vědci pracovali v malých týmech, poměrně často dokonce v podstatě jako jednotlivci a byli schopni produkovat špičkové objevy. To je dnes téměř vyloučené a vytváření velkých týmů je nezbytností. Na projektu LIGO pracuje více než tisíc odborníků, cenu však mohou dostat maximálně tři.
Ovšem volba Rainera Weisse byla asi poměrně jasná. Pokud LIGO má nějakého „otce“, bude to nejspíše on. Weiss postavil první prototyp detektoru a mimo jiné odvedl ohromný kus práce při hledání možných rušivých signálů a způsobů, jak je z měření „odečíst“. To je naprosto klíčové pro úspěch experimentu.
Efekt gravitačních vln
Princip detekce gravitačních vln
LIGO je tak citlivý, že naměří celou řadu signálů na podobné frekvenci jako očekávané gravitační vlny, které naprosto přehluší to, co hledáme. Weiss se svými kolegy připravil velmi komplexní a přitom spolehlivé metody, které umožňují dostatečnou část šumu odstranit. Na Zemi to nejde úplně, a tak zachycený signál není úplně čistý, ale alespoň na detekci vln samotných to stačí. Fyzici doufají, že další gravitační observatoře by mohly vznikat ve vesmíru, kde je rušivých vlivů podstatně méně.
Thorne je inspirující teoretik, který ukázal, jak by mohl vypadat signál z astronomických zdrojů a jak citlivý by vlastně detektor měl být, aby měl šanci něco naměřit. Barry Barish se k projektu dostal podstatně později než jeho kolegové, a to zhruba v polovině 90. let. Byl však hybatelem „upgradu“ detektoru LIGO na jeho současnou podobu označovanou jako „Advanced LIGO“ (pokročilé LIGO), která byla pro úspěch projektu klíčová. Dnes už víme, že detektor ve své původní podobě jednoduše nebyl dostatečně citlivý a nemohl gravitační vlny zachytit.
