Detektori i ri i valëve gravitacionale kap një sinjal të mundshëm që nga fillimi i kohës

Dy sinjale intriguese të ndotura në një detektor të vogël të valës gravitacionale mund të përfaqësojnë të gjitha llojet e fenomeneve ekzotike-nga fizika e re deri tek materia e errët që ndërvepron me vrimat e zeza deri tek dridhjet nga fillimi i universit. Por, për shkak të risisë së eksperimentit, studiuesit janë të kujdesshëm në lidhje me pretendimin e një zbulimi të çdo lloji.

Pajisje të tilla si Observatori i Valave Gravitacionale të Interferometrit Laser (LIGO) përdorin detektorë gjigantë të drejtuar nga lazeri për të kërkuar valë të mëdha në strukturën e hapësirës-kohës të njohur si valë gravitacionale. Këto vijnë nga përplasjet e vrimave të zeza dhe yjeve neutronë në universin e largët, të cilat janë ngjarje aq të fuqishme sa tronditin hapësirën-kohë dhe dërgojnë valë me gjatësi vale të matura në qindra kilometra.

Shumë kohë para se të ndërtoheshin këto vëzhgime të mëdha, shkencëtarët dyshuan se valët gravitacionale të madhësive të tilla ekzistonin, sepse ata e dinin që vrimat e zeza dhe yjet neutron ndonjëherë duhet të përplasen së bashku, tha Michael Tobar, një fizikan në Universitetin e Australisë Perëndimore në Perth, për Live Science.

Por nuk ka burime të mirëkuptuara për valët gravitacionale me gjatësi vale më të shkurtër midis disa këmbëve dhe disa kilometrave, shtoi ai. Sidoqoftë, “në univers, ka gjithmonë gjëra që ne nuk i presim,” tha Tobar.

Vitet e fundit është parë një shtytje për të ndërtuar detektorë që mund të kërkojnë për këto valë më të vogla gravitacionale, përfshirë atë të ndërtuar nga Tobar dhe kolegët e tij. Pajisja e tyre përbëhet nga një disk i bërë nga kuarci kristal 1 inç (3 centimetra) në diametër, me një dhomë rezonante që prodhon një sinjal elektrik sa herë që dridhet në frekuenca të caktuara.

Tobar e krahasoi konfigurimin me një zile ose një gong që bie në një hap të veçantë. “Nëse një valë gravitacionale e godet atë, do ta ngacmonte atë,” tha ai. Zilja në kristal më pas merret si një sinjal elektromagnetik nga sensorët elektrikë.

Studiuesit vendosën detektorin e tyre pas mburojave të shumta të rrezatimit për ta mbrojtur atë nga fushat elektromagnetike në sfond dhe e ftohën atë në temperatura jashtëzakonisht të ulëta për të minimizuar dridhjet termike në aparat.

Gjatë eksperimentit 153-ditor, kristali binte dy herë, çdo herë për një ose dy sekonda. Gjetjet e ekipit u shfaqën më 12 gusht në revistën Physical Review Letters.

Shkencëtarët tani po përpiqen të zbulojnë se çfarë i shkaktoi këto rezultate. Grimcat e ngarkuara të quajtura rreze kozmike që dalin nga hapësira janë një shpjegim i mundshëm, tha Tobar. Një lloj i panjohur më parë i luhatjeve termike në kristal, i cili duhet të ishte minimal për shkak të temperaturave super të ftohta, mund të jetë një tjetër, shtoi ai.

Por ka edhe një mori perspektivash ekzotike, të tilla si një lloj lënde e errët e njohur si një aksion që rrotullohet rreth një vrime të zezë dhe lëshon valë gravitacionale, shkruan studiuesit në punimin e tyre. Shumë shpjegime mund të kërkojnë fizikë të panjohur më parë përtej Modelit Standard që përshkruan pothuajse të gjitha grimcat dhe forcat nënatomike në univers, tha Tobar.

Menjëherë pas Shpërthimit të Madh, kozmologët mendojnë se universi kaloi një periudhë të quajtur inflacion, gjatë së cilës ai u zgjerua në mënyrë eksponenciale në madhësi, tha Francesco Muia, një fizikan teorik në Universitetin e Kembrixhit në Mbretërinë e Bashkuar, i cili nuk ishte i përfshirë në punë. Shkenca.

Në fund të kësaj epoke, universi mund të ketë kaluar një tranzicion fazor, si uji që ndryshon nga një lëng në një gjendje gazi kur vlon, tha ai. Nëse kjo do të ndodhte, kalimi mund të ketë depozituar sasi të mëdha të energjisë në strukturën e hapësirë-kohës, duke gjeneruar valë gravitacionale që mund të shiheshin nga ky eksperiment, tha Muia.

Ai nuk mendon se ka ende prova të mjaftueshme për të thënë se cilat ishin ngjarjet në kristal në një mënyrë apo tjetër, por ai është i ngazëllyer për këtë eksperiment dhe të tjerë si ai që vjen në internet në të ardhmen e afërt.

Tobar u pajtua. “Do të ishte mirë sikur të ishin valë gravitacionale, por kush e di,” tha ai.

Tani që studiuesit i kanë këto zbulime nën brezin e tyre, ata mund të ndërtojnë më shumë sensorë si ky, shtoi ai. Nëse disa pajisje shohin të njëjtin sinjal në të njëjtën kohë, ai potencialisht mund të tregojë diçka në univers dhe të ndihmojë në përjashtimin e proceseve të brendshme si luhatjet termike brenda kristalit.