PFC poszuka fal grawitacyjnych

0

Projekt PFC otrzymał prawie 15 mln USD na poszukiwania fal grawitacyjnych.

Amerykańska Narodowa Fundacja Rozwoju Nauki (National Science Foundation) postanowiła przeznaczyć 14,5 mln USD, w postaci 5-letniego grantu, dla Północnoamerykańskiego Obserwatorium Fal Grawitacyjnych (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) na rozwój i działalność centrum naukowego PFC (Physics Frontier Centre), dedykowanego wykrywaniu fal grawitacyjnych z powierzchni Ziemi.

Grawitacja jest najdłużej znanym oddziaływaniem elementarnym obok elektromagnetycznego, jądrowego słabego i silnego. Jej skutki doświadczamy bezpośrednio każdego dnia. To ona utrzymuje nas na Ziemi, Ziemię na orbicie okołosłonecznej oraz odpowiada za skupianie się materii we Wszechświecie. Badanie nad oddziaływaniem grawitacyjnym i jego zależnościami od odległości i masy rozpoczął Newton. Jednakże w miarę odkrywania i poznawania pozostałych oddziaływań, grawitacja zaczęła przysparzać wielu znaków zapytań. W porównaniu do pozostałych, oddziaływanie grawitacyjne jest bardzo słabe. Już proste doświadczenie z naelektryzowanymi skrawkami papieru pozwala udowodnić, że pokonanie grawitacji nie jest trudne. Zasięg oddziaływania grawitacyjnego jest praktycznie nieskończony, ale sposób jego przenoszenia jest niewiadomy. Za przenoszenie oddziaływania elektromagnetycznego odpowiedzialny jest foton, jądrowego słabego – wuony (W+ i W) i zeton (Z0), zaś silnego – gluon. Przyjmuje się, że w przypadku grawitacji będzie to hipotetyczna cząstka zwana grawitonem, pozostająca poza Modelem Standardowym, porządkującym wszystkie znane cząstki elementarne.

Istnienie fal grawitacyjnych wynika z Ogólnej Teorii Względności Einsteina, opublikowanej niemal sto lat temu, w 1916 r. Są to zaburzenia w czasoprzestrzeni wywołane przez masywne ciało, np. gwiazdę lub czarną dziurę, które tracą energię, emituje ją w postaci promieniowania. Kwantem takiego promieniowania jest właśnie grawiton.

Wykrycie fal grawitacyjnych jest niezwykle trudnym zadaniem. Wynika to z samej natury fali, charakteryzującej się olbrzymią długością, większą niż promień Układu Słonecznego i wynikającą z tego bardzo niską częstotliwością. Nawet gdyby taka fala przeszła przez Ziemię, nie bylibyśmy w stanie tego odczuć. Ale natura dostarczyła nam pewnych pośrednich dowodów na ich istnienie. Są nimi milisekundowe pulsary, czyli supergęste pozostałości po dawnych gwiazdach. Naukowcy przyrównują je do prawdziwych kosmicznych zegarów, gdzie każdy „tik” oznacza emisję fali grawitacyjnej.

Zatem w związku z olbrzymim znaczeniem fal grawitacyjnych dla współczesnej nauki jak i z kolosalną trudnością ich zaobserwowania, ich wykrycie jest jednym z priorytetów dla licznych instytucji naukowych. Jedną z nich jest właśnie North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav). Obserwatorium zostało założone w 2007 r. i początkowo zrzeszało 17 członków ze Stanów Zjednoczonych i Kanady. Obecnie NANOGrav obejmuje aż 55 naukowców i 15 instytucji. W projekt PFC zaangażuje się ok. 60 pracowników (w tym również studenci i doktoranci) oraz 11 instytucji. Pieczę nad projektem sprawować będzie Xavier Siemens z Uniwersytetu Wisconsin – Milwaukee, natomiast Maura McLaughlin z West Virginia University z Morgantown będzie pełnić funkcje wicedyrektora.

Naukowcy będą wykorzystywać do swych obserwacji dwa najbardziej czułe radioteleskopy na Ziemi, tj. Green Bank Tlescope w Zachodniej Virginii oraz Arecibo Observatory w Puerto Rico. Skupią się oni na nanoczęstotliwościach, jeszcze niższych niż sprawdzanych przez Laserowe Obserwatorium Interferometrycznego Fal Grawitacyjnych (LIGO), również sponsorowane przez NSF.

(SFS)

Przekaż dalej

Komentarze są wyłączone.