Ζητούνται εθελοντές για την αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων

Posted on 14/10/2016

0

Παραμορφώσεις 10.000 μικρότερες από τη διάμετρο ενός πρωτονίου έπρεπε να ανιχνεύσει το πείραμα LIGO για να εντοπίσει για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα, αποδεικνύοντας έτσι την τελευταία πρόβλεψη της Γενικής Σχετικότητας που δεν είχε επιβεβαιωθεί μέχρι σήμερα, έναν αιώνα μετά τη διατύπωση της θεωρίας από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Για να γίνει αυτό πραγματικότητα, θα έπρεπε το πείραμα να έχει ασύλληπτη ευαισθησία. Θα έπρεπε επίσης να μπορεί να αποκλεισθεί το ενδεχόμενο τα σήματα που καταγράφονται να είναι απλώς δονήσεις από διερχόμενα οχήματα, ασθενείς σεισμοί ή «λάθη» από τα ηλεκτρονικά κυκλώματα – ώστε να είναι όντως σίγουρο πως πρόκειται για «ίχνη» βαρυτικών κυμάτων.

Γι΄ αυτό τον σκοπό, το LIGO περιλαμβάνει δύο πανομοιότυπες ανιχνευτικές διατάξεις, μία στη Λουιζιάνα και μία στην Ουάσιγκτον, μία λύση που θα λειτουργούσε ως «αντίδοτο» ως τέτοιες περιπτώσεις. Κάτι που φάνηκε να λειτουργεί, όπως αποδεικνύει ο εντοπισμός βαρυτικών κυμάτων τον περασμένο Φεβρουάριο, ο οποίος επαναλήφθηκε λίγο καιρό αργότερα.

Ακόμη κι έτσι όμως, δεν αποκλείονται τα πειραματικά σφάλματα, αφού δεν λείπουν οι περιπτώσεις που σήματα… γήινης προέλευσης εμφανίζονται σχεδόν ταυτόχρονα στους δύο ανιχνευτές, δίνοντας επομένως την εντύπωση πως πρόκειται για πιθανά «αποτύπωματα» βαρυτικών κυμάτων.

Έτσι, για τον έλεγχό τους, μία ομάδα από τους επιστήμονες του πειράματος έχει ζητήσει τη βοήθεια εθελοντών, δηλαδή απλών πολιτών οι οποίοι αναλαμβάνουν να ελέγχουν αυτό τον «θόρυβο». Το πρότζεκτ έχει ονομασθεί Gravity Spy και «τρέχει» μέσα από την πλατφόρμα Zooniverse, ενώ σε αυτό συμμετέχουν 1.400 εθελοντές.

Για την ανάλυση, οι πληροφορίες μετατρέπονται σε ένα είδος εικόνας που ονομάζεται φασματογράφημα, με κατάλληλα σχήματα τα οποία υποδεικνύουν τον χρόνο και τη συχνότητα του «θορύβου». Έτσι, αποχρώσεις του γαλάζιου, του κίτρινου και του πράσινου αναπαριστούν την ένταση του σήματος, δηλαδή τον βαθμό στον οποίο παραμορφώθηκε ο ανιχνευτής, παράγοντας το συγκεκριμένο σήμα.

Με δεδομένο τον πολύ μεγάλο όγκο των μετρήσεων που παράγουν οι ανιχνευτές, τα σήματα που αντιστοιχούν σε «θόρυβο» δεν είναι λίγα. Αν και ορισμένα από αυτά εντοπίζονται από τους υπολογιστές, κάποια δεν αναγνωρίζονται από το λογισμικό.

Αντίθετα, ο άνθρωπος είναι πολύ καλύτερος στο να εντοπίζει νέα μοτίβα στις εικόνες. Επομένως, στους εθελοντές προωθούνται τα πιο δύσκολα αναγνωρίσιμα σήματα. Στη συνέχεια, οι αναλύσεις τους διαβιβάζονται στο λογισμικό, ώστε να «εκπαιδεύεται» και να βελτιώνεται η ικανότητά του στον εντοπισμό του «θορύβου».

Το Gravity Spy βρίσκεται αυτή τη στιγμή σε πιλοτικό στάδιο. Όταν αυτό ολοκληρωθεί, τότε οι εθελοντές θα κληθούν να αναλύσουν νέες εικόνες, οι οποίες θα προκύψουν από τη δεύτερη φάση λειτουργίας του πειράματος.
Το πρότζεκτ χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, ενώ οργανώθηκε από το Νοτιοδυτικό πανεπιστήμιο, το πανεπιστήμιο Σίρακιουζ και το πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα.

Του Κώστα Δεληγιάννη – naftemporiki.gr – symmetrymagazine.org

ΠΩΣ ΔΥΟ ΠΕΡΙΣΤΕΡΙΑ ΒΟΗΘΗΣΑΝ ΤΟΥΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ ΝΑ ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΝΟΥΝ ΤΗΝ ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ BIG BANG

Ήταν στις αρχές της δεκαετίας του 1960 όταν δύο αστρονόμοι στις ΗΠΑ προσπαθούσαν να μετρήσουν πόσο φωτεινός είναι στην πραγματικότητα ο «μαύρος» νυχτερινός ουρανός. Αυτό που τελικά θα ανακάλυπταν ήταν η πρώτη άμεση επιβεβαίωση της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης. Στην αρχή, όμως, οι δύο ερευνητές νόμιζαν ότι το σήμα ερχόταν από τις κουτσουλιές δύο ανεπιθύμητων περιστεριών.

Η παγίδα που χρησιμοποιήθηκε για τη σύλληψη των ιπτάμενων καταληψιών έχει ιστορική αξία

Ο Robert Wilson και Arno Penzia, μετέπειτα νομπελίστες, εργάζονταν στο Νιου Τζέρσεϊ με μια γιγάντια κεραία σε σχήμα κέρατου, σχεδιασμένη να καταγράφει μικροκύματα από τον ουρανό.

Το 1964, το ερευνητικό δίδυμο άκουσε για πρώτη φορά το περίεργο σήμα, υπέθεσε όμως ότι επρόκειτο για παρεμβολές από επίγειες πηγές μικροκυμάτων. Μήπως ήταν ραδιοκύματα από τη Νέα Υόρκη; Ίσως ο απόηχος κάποιας πυρηνικής δοκιμής; Μήπως προερχόταν από τις ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλεν που περιβάλλουν τη Γη;

«Είχα μεγάλη εμπειρία στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων σε ραδιοτηλεσκόπια» λέει ο Robert Wilson σε άρθρο του Smithsonian.com. «Αρχίσαμε να ψάχνουμε αν υπήρχε κάτι στον εξοπλισμό ή στο περιβάλλον που θα μπορούσε να προκαλεί τον [ηλεκτρομαγνητικό] θόρυβο».

Και τότε, οι δύο αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν νέο ύποπτο. Ή μάλλον δύο: ένα ζευγάρι περιστέρια είχε φωλιάσει μέσα στην κεραία και την είχε γεμίσει κουτσουλιές, οι οποίες θα μπορούσαν να έχουν σχέση με τον περίεργο θόρυβο.

Οι δύο καταληψίες τελικά συνελήφθησαν με ειδική παγίδα και εστάλησαν σε έναν εκτροφέα περιστεριών μακριά από το εργαστήριο, ενώ η ίδια η κεραία καθαρίστηκε προσεκτικά από τις κουτσουλιές.

Κι όμως, τα περίεργα σήματα δεν σταμάτησαν. Και αφού πέρασαν ένα χρόνο αποκλείοντας κάθε πιθανή πηγή παρεμβολών, οι αστρονόμοι κατάλαβαν τι ήταν στην πραγματικότητα το περίεργο σήμα: ήταν κατά κάποιο τρόπο η ηχώ του «Big Bang».

Οι κοσμολόγοι είχαν βάλει στο τραπέζι την ιδέα της Μεγάλης Έκρηξης όταν συνειδητοποίησαν ότι το Σύμπαν διαστέλλεται -κάτι που υποδείκνυε ότι όλα πρέπει να ξεκίνησαν στο παρελθόν από ένα σημείο.

Την εποχή που εργάζονταν στο Νιου Τζέρσεϊ οι δύο αστρονόμοι, ο αμερικανός φυσικός Robert Deak  διατύπωσε τη θεωρία ότι, αν το Σύμπαν είχε γεννηθεί όντως σε μια Μεγάλη Έκρηξη, η έκρηξη αυτή θα είχε αφήσει ένα ίχνος, έναν ψίθυρο από το μακρινό παρελθόν, που θα παρέμενε ορατό μέχρι σήμερα.

Το ίχνος αυτό είναι η λεγόμενη Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου, ή CMB, την οποία είχαν καταγράψει για πρώτη φορά οι Ουίλσον και Πένζιας.

Η ακτινοβολία αυτή, η οποία καταφθάνει διαρκώς στη Γη από ολόκληρο τον ουράνιο θόλο, είναι ουσιαστικά το απόφωτο μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Το 1978, οι Ουίλσον και Πένζιας τιμήθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής για τη μεγάλη ανακάλυψη, η οποία έθεσε τις βάσεις της σύγχρονης κοσμολογίας.

Σήμερα, η γιγάντια κεραία που χρησιμοποίησαν οι δύο αστρονόμοι παραμένει στη θέση της στο Χόλμντελ Ρόουντ του Νιου Τζέρσεϊ.

Λόγω της ιστορικής αξίας της, η παγίδα με την οποία συνελήφθησαν τα δύο περιστέρια εκτίθεται στον πρώτο όροφο του Μουσείο Αέρος και Διαστήματος του Ιδρύματος Smithsonian στην Ουάσινγκτον.

Πηγή