Gravitationswellen: deshalb es unmöglich ist, nicht zu begeistert von dieser Entdeckung

Nicht nur dieses Experiment eine überragende Leistung, aber der Erfolg war atemberaubend und die Ergebnisse völlig überzeugt

Auf der einen Seite war dies zu erwarten. Wir wissen, dass Masse beugt sich Raum und Zeit, und so in Raum und Zeit, in der gleichen Weise, dass eine Turnerin, die Bewegung auf der Oberfläche eines Trampolins Wellen in das Tuch verursacht Wellen wenn Masse bewegt, kann es wirklich führen sollte.

Andererseits... Nun, gibt es mehrere andere Hände tatsächlich.

Erstens: wir haben gesehen, dass Wellen in der Raumzeit! Und die Tatsache, dass wir ihnen macht erwartet, die noch mehr erstaunlich, in gewisser Weise. Das Verständnis der Struktur des Universums enthielt in Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie hat noch eine weitere gültige Vorhersage gemacht. In der Tat, die schöne Eleganz dieser Theorie ist ein wenig irreführend – tatsächlich lösen dieser Gleichungen, eine echte Vorhersage zu erhalten, die Ihnen sagt, welche Art von Experiment müssen Sie bauen um die Vorhersage zu testen, ist eine mathematische Herausforderung und eine überragende Leistung an sich.

Dann gibt es das Experiment. Als Gravitationswellen die Erde durchlaufen (und jetzt wissen wir sicher, dass sie dies jederzeit tun müssen) verzerren sie Entfernungen, in eine Richtung und streckte sie in die senkrechte Richtung komprimieren. Das Experiment misst das Verhältnis dieser Entfernungen bis zu einer Genauigkeit von Tausendstelsekunden die Größe eines Protons. Diese Leistung und die wissenschaftliche Disziplin erforderlich, um sicherzustellen, dass Sie sich nicht täuschen sind ist erschreckend.

Auch hier gilt dies vielleicht besonders wenn man bedenkt, dass die Wellen zu erwarten waren. Eine "null-Ergebnis" hätte unglaublich interessant und auch ziemlich schwer zu glauben. Die offensichtliche Erklärung wäre, dass das Experiment nur funktionierte nicht richtig, nicht in der Tat die beanspruchte Empfindlichkeit. Also Vorbereitung der Abwehr von Kritik sei ein wichtiges Anliegen, an denen die Injektion von gefälschten Daten, Doppelblind-viele interne Geheimhaltung und so weiter, um sicherzustellen, dass diese Wellen gab, LIGO in der Tat sie sehen würde. Sie waren dort, und es hat sie gesehen. Die Daten, die gleichen Wellenmuster gesehen in zwei Detektoren sind atemberaubend und absolut überzeugend.

Ich möchte eine Analogie mit meiner eigenen Forschung am Large Hadron Collider des CERN zu lenken. Bevor es im Jahr 2012 entdeckt wurde, wurde das Higgs-Boson von der Mehrheit der Teilchenphysiker erwartet. Viele Theoretiker (einschließlich Peter Higgs) wäre erstaunt, wenn es nicht auftauchte. Aber wenn es tat, hatte es noch einen großen Einfluss, sowohl emotional als auch wissenschaftlich. Wissen unterscheidet sich von raten, Messung von Vorhersage unterscheidet. Im Falle von Higgs sind wir jetzt erkunden die höhere Energie erreicht der Innenraum mit einem Verständnis der Ursprünge der Masse bewaffnet. Im Falle von Gravitationswellen können wir jetzt anfangen, das Universum in eine völlig neue Art zu beobachten, und es ist schwer vorherzusagen, was wir daraus lernen können.

Beispielsweise können so genannte dunkle Energie, die die beschleunigte Ausdehnung des Universums antreibt, die beeinflussen Gravitationswellen Reisen zur Erde aus ihren weit entfernten Quellen, und das bedeutet wir einige Hinweise darauf, welche dunkle Energie bekommen könnte tatsächlich ist. Es gibt möglicherweise unerwartete Quellen von Gravitationswellen draußen. Gravitationswellen sind natürlich viel schwerer zu sehen als elektromagnetische Wellen – Licht, Radio, Mikrowelle – aber wenn wir denken, wie viel wir von der Astronomie mit Wellen im elektromagnetischen Feldern gelernt haben, ist es unmöglich, nicht begeistert von der Aussicht auf das Universum mit Wellen in der Raumzeit selbst zu untersuchen.

Jon Butterworth ist eine Physik-Professor am University College London. Er ist Mitglied der UCL Hochenergiephysik Gruppe und arbeitet an der Atlas experiment am Cern Large Hadron Collider. Sein Buch Smashing Physik: The Inside Story von der Jagd nach dem Higgs erschien im Mai 2014