Het bestaan van gravitatie golven voorspeld door Albert Einstein precies 100 jaar geleden in zijn paper over de Algemene Theorie van Relativiteit. (Bron: Illustratie Subrata Dhar)
Op donderdag, internationale wetenschappers zijn gepland voor het maken van een aankondiging die reeds wordt aangekondigd als de onthulling van één van de meest belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen aller tijden. Te midden van verwachtingen over de hele wereld die de aankondiging zal worden over de ontdekking van gravitatiegolven Einstein sprak van, AMITABH SINHA legt uit wat dat zou betekenen voor de wetenschap en de gewone man.
Wat zijn de wetenschappers gaan om aan te kondigen?
Vanaf nu is dat allemaal bekend is, is dat in de National Press Club in Washington, om 10:30 uur lokale tijd (8:30 pm IST) donderdag, wetenschappers van Caltech, MIT en de LIGO (Laser Interferometer Gravitatie-wave Observatory) internationale project “een status rapport over de poging tot gravitatiegolven — of rimpelingen in de structuur van ruimte-tijd — met behulp van LIGO”. Maar het internet is het al gonst van de chatter dat de LIGO-project is er in geslaagd haar primaire doel het detecteren van gravitatie golven. Gravitatiegolven zijn nog nooit ontdekt vóór, hoewel indirect bewijs van deze golven hebben gevonden en dit resulteerde in een Nobel Prijs in 1993. Hun bestaan was al voorspeld door Albert Einstein precies 100 jaar geleden in zijn paper over de Algemene Theorie van Relativiteit. India is een belangrijke partner in de LIGO-project en de aankondiging zal worden gelijktijdig op en van de Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA) in Pune.
Wat zijn gravitatiegolven?
Het is een concept dat zou uitdaging, een van de fundamenten van de Newtoniaanse fysica. Isaac Newton had gepostuleerd dat de kracht die maakt dat een appel valt naar de aarde is ook degene die ervoor zorgt dat de maan in zijn baan rond de aarde. In wezen is elk hemellichaam oefent een aantrekkingskracht op elke andere. Dit kracht bij te zetten, stelde hij, was evenredig aan de massa ‘ s van de twee lichamen en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen hen. Dus, hoe groter de afstand tussen de lichamen is, hoe lager de aantrekkingskracht tussen hen. Dit resulteerde in zijn beroemde vergelijking van de zwaartekracht, die werd geschreven als
F = G × m1 × m2/r^2
hierbij is F de kracht van de zwaartekracht, m1 en m2 de massa van de twee organen, r de afstand tussen hen en G een universele constante van Newton geïntroduceerd en waarvan de waarde werd berekend worden 6.674 × 10^(-21) Newton sq m/sq kg.
Newton ‘ s zwaartekracht wet beschreven de beweging van hemellichamen met verbazingwekkende nauwkeurigheid en doorstaan de test van de tijd voor over drie eeuwen. In feite, deze wet is genoeg te begeleiden merendeel van de activiteiten van moderne ruimte-programma ‘ s. Maar net als Newton ‘ s wetten van de beweging werden gevonden te breken in sommige speciale gevallen in de revolutionaire, nieuwe fysica die begon in de eerste paar decennia van de 20e eeuw, zijn wet van de zwaartekracht ook werd beschouwd als onverklaarbare door Einstein. De laatste ging over tot het voorstellen van een alternatieve theorie, dat is waar de zwaartekracht golven kwamen.
Wat heeft Einstein een probleem hebben?
Hoewel wiskundig nauwkeurige, de wet van Newton niet zeggen waarom twee lichamen zijn tot elkaar aangetrokken. Einstein had ook een probleem met het feit dat de kracht die uitgeoefend wordt op de twee lichamen onmiddellijk. Hij had aangegeven in zijn plaatsbepaling papieren van 1905 dat niets in het heelal, zelfs niet de informatie, kan reizen met snelheden groter dan die van het licht — en twee lichamen elkaar kunnen worden gescheiden door een afstand.
Dus wat alternatieve deed hij voorstellen?
Bij het formuleren van zijn Algemene Relativiteitstheorie, Einstein stelde dat de zwaartekracht was een gevolg van het buigen van de structuur van de ruimte-tijd door het equivalent van een zwaar voorwerp. Dit is zeer vaak opgehelderd door een animatie waarin een grote bal wordt geplaatst op een rubberen vel, waardoor een kromming in het blad. Bij een kleinere bal wordt gegooid op de rubber, het draait om de grote bal langs de kromming voor een tijdje voor ze in. Einstein zei de zon, de aarde en alle andere organen gevormd soortgelijke krommingen om hen heen, en dit was de reden voor kleinere objecten krijgen trok tegen hen op. Maar aangezien de aarde, de zon en alles anders zijn ook in beweging, de kromming om hen heen beweegt ook. Dit creëert rimpelingen in de ruimte-tijd, net als een bewegende boot in het water creëert rimpelingen. Het is deze rimpelingen die Einstein noemde gravitatiegolven.
Dus wat als gravitationele golven hebben nu ontdekt?
Naast het feit dat het zou vast Einstein ‘ s genius opnieuw, de ontdekking van gravitatie golven om de correctheid van de Algemene Theorie van Relativiteit. Het zou zorgen voor de wereld die de wetenschap heeft ontwikkeld op de juiste koers door de laatste eeuw. De ontdekking van gravitatie golven zou betekenen dat nu alle vier fundamentele krachten van de natuur — de elektromagnetische, zwakke en sterke kernkracht, de andere drie zou worden geassocieerd met wave-achtige eigenschappen. Het zou daarom een belangrijke stap voorwaarts in de strijd te verenigen met de quantum-theorie, die actief is op het subatomaire niveau, en gravitatie-theorie, die werkt op de kosmische weegschaal, in één enkele theorie van de natuur.
De detectie van gravitatiegolven in staat zou stellen astrofysici en astronomen te “zien” van de universe die is, zoals nu, onzichtbaar voor hen. Bijna 95 procent van het heelal is bekend om het bestaan van donkere materie en donkere energie, die niet zenden geen licht of andere elektromagnetische golven, en dus niet gedetecteerd worden, zelfs door de meest geavanceerde instrumenten. Zwarte gaten, bijvoorbeeld, kan worden “gezien” maar zij doen het produceren van gravitatie golven, en nu kan worden gedetecteerd met behulp van deze.
Maar is het veranderen van de ‘gewone man’ s life?
Voor wetenschappers, verandert hun begrip van het universum. Met gravitatiegolven opgericht, de Newtoniaanse zwaartekracht zou worden gedwongen af te treden ten gunste van Einstein de zwaartekracht. De rest van de wereld, echter, kunnen gaan over hun dagelijkse leven zoals gebruikelijk — als van nu. Als een wetenschapper zet het, niemand wist wat het was in de winkel bij elektromagnetische golven werden voor het eerst ontdekt, net als James Clark Maxwell had voorspeld, in de tweede helft van de 19e eeuw.