54. Fale grawitacyjne – największe odkrycie XX wieku?

Debata inaugurująca XX Festiwal Nauki w Warszawie [21 września 2016] We wrześniu i grudniu 2015 roku detektory działające w ramach projektu Ligo zarejestrowały fale grawitacyjne, o których istnieniu przypuszczano na podstawie teoretycznych obliczeń od blisko stu lat. Odkrycie spotkało się z zainteresowaniem mediów na całym świecie. Historia badań nad falami grawitacyjnymi, nowe perspektywy dla nauki po potwierdzeniu ich istnienia oraz technika umożliwiająca ich rejestrację były tematem debaty, która zainaugurowała XX Festiwal Nauki w Warszawie. W debacie udział wzięli fizyk specjalizujący się w ogólnej teorii względności prof. dr hab. Andrzej Krasiński (Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernik PAN), astrofizyk zajmująca się symulacjami numerycznymi astrofizycznych źródeł fal grawitacyjnych oraz analizą danych z detektorów fal grawitacyjnych Virgo/Ligo prof. dr hab. Dorota Rosińska (Instytut Astronomii im. Janusza Gila UZ) oraz astrofizyk interesujący się m.in. teorią i detekcją fal grawitacyjnych w projekcie Ligo/Virgo prof. dr hab. Michał Bejger (Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernik PAN). Jego wykład zilustrowany został doświadczeniami autorstwa dr. Jana Grabskiego (Zakład Fizyki Jądrowej na Wydziale Fizyki PW) Prof. Krasiński: Co to są fale grawitacyjne? Debatę rozpoczęło wystąpienie prof. Krasińskiego, który opowiedział czym są fale grawitacyjne oraz o historii badania tego zjawiska. Jak mówił fizyk, fale grawitacyjne to oderwane od źródła impulsy pola grawitacyjnego. Przechodząc przez dowolny obiekt materialny, wywołują ruchy przyspieszone jednych elementów obiektu względem innych. Są wielokrotnie słabsze niż fale elektromagnetyczne, dlatego o wiele trudniej było je wykryć. Przypuszczenie dotyczące istnienia fal grawitacyjnych wysunął już w 1916 roku Albert Einstein, który dowiódł, że istnieją uproszczone rozwiązania równań pola grawitacyjnego, które są podobne do rozwiązań równań elektrodynamiki opisujących płaskie fale elektromagnetyczne. W 1937 roku sam uczony zwątpił jednak w ich istnienie (mimo że było to wynikiem przyjęcia błędnego założenia w jego kolejnej pracy przygotowanej na ten temat razem z Nathanem Rosenem – co zauważył i poprawił jej recenzent Howard Robinson). Trzeba było dopiero ustaleń Hermanna Bondiego, Felixa Piraniego i Ivora Robinsona oraz Polaka Andrzeja Trautmana dokonanych na przełomie lat 50. i 60., żeby ostatecznie potwierdzić ich istnienie w teorii. Dały one pewność, że fale grawitacyjne przenoszą energię i mogą je emitować źródła o skończonych rozmiarach – dało to podstawę do rozpoczęcia prób ich zarejestrowania.