Małe detektory też mogą wykrywać fale grawitacyjne

Wykryto fale grawitacyjne, które mogą pochodzić z początków Wszechświata

W małym detektorze fal grawitacyjnych namierzono fale grawitacyjne, co może zapoczątkować prawdziwy przełom w fizyce.

Instrumenty, takie jak Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), składają się z gigantycznych detektorów do poszukiwania „zmarszczek czasoprzestrzeni”, jak nazwał je Einstein, czyli fal grawitacyjnych. Te powstają w wyniku zderzeń czarnych dziur i gwiazd neutronowych, które są tak potężne, że docierają do nas z drugiego końca Wszechświata.

Ale nie tylko duże detektory są skuteczne w namierzaniu fal grawitacyjnych. Zespół fizyka Michaela Tobara z University of Western Australia in Perth zbudował mały detektor, zbudowany z dysku wykonanego z kryształu kwarcu o średnicy 3 cm i komory rezonansowej, która wytwarza sygnał elektryczny za każdym razem, gdy wibruje z określoną częstotliwość. Działa na zasadzie podobne do gongu. Gdy fala grawitacyjna trafia w kryształ, wywołuje drgania, co jest odbierane przez czujniki.

Podczas 153 dni trwania eksperymentu, kryształ „zadzwonił” dwa razy – w obu przypadkach nie dłużej niż na dwie sekundy. Wyniki tych badań opublikowano w Physical Review Letters.

Skąd pochodzą sygnały?

Teraz naukowcy próbują ustalić, co było źródłem fal grawitacyjnych. Źródłem mogą być promieniowanie kosmiczne lub nieznany wcześniej rodzaj fluktuacji termicznych w krysztale (powinny one być minimalne ze względu na bardzo niskie temperatury).

Reklama

Możliwe jednak, że źródłem fal grawitacyjnych była ciemna materia i cząstki elementarne zwane aksjonami. Rozwiązanie tej zagadki może pomóc dopracować model standardowy, który opisuje mechanizmy funkcjonowania Wszechświata.

Ten kryształ jest sercem detektora fal grawitacyjnych zespołu Tobara

Kosmolodzy uważają, że po Wielkim Wybuchu, Wszechświat przeszedł przez okres zwany inflacją, podczas którego rozszerzał się wykładniczo. Pod koniec tego etapu, Wszechświat mógł przejść przez przejście fazowe – coś, jak woda zmieniająca się z cieczy w parę wodną. Jeśli tak się stało, przejście to mogło wprowadzić duże ilości energii do czasoprzestrzeni, generując fale grawitacyjne, które mogłyby zostać wykryte w tym eksperymencie.

Niestety, nie ma jeszcze na to żadnych dowodów. Konieczne jest zbudowanie kolejnych małych czujników, które umożliwia kolejne pomiary.