شنیدن اولین گریه‌های جهان پس از بیگ بنگ! - تحقق پیش‌بینی انیشتین، مهر

عضو دپارتمان فیزیک انریکو فرمی دانشگاه پیزا، عضو موسسه ملی فیزیک هسته ای ایتالیا و سرپست بخش ایتالیایی تیم بین المللی پروژه "لیگو و ویرگو" در گفتگوی مشروح با خبرگزاری مهر در خصوص ثبت اولین امواج گرانشی پس از "بیگ بنگ" توضیحاتی ارائه کرد.

به گزارش خبرگزاری مهر، مجله علمی Nature در هفته های اخیر گزارشی را در خصوص موفقیت گروهی از فیزیکدانان بین المللی در ثبت پژواک اولین امواج گرانشی لحظاتی پس از انفجار بزرگ بیگ بنگ (Big Bang) منتشر کرد. این موفقیت با کمک آنتنی به نام "لیگو" (تداخل سنج لیزری امواج گرانشی) به دست آمد. به همین منظور خبرنگار مهر گفتگوی ویژه ای را با "فرانچسکو فیدکارو" سرپرست تیم ایتالیایی این پروژه بین المللی انجام داد که در ادامه می خوانید:

* خبرگزاری مهر - گروه فناوریهای نوین: اولین ایده پروژه "ویرگو و لیگو" (Ligo & Virgo) چگونه شکل گرفت؟

- فرانچسکو فیدکارو (Francesco Fidecaro): دستگاههای "لیگو و ویرگو" از پیشنهادی در آمریکا و اروپا با هدف استفاده از متد تداخل سنجی برای اندازه گیری فواصل کوچک متولد شد. با استفاده از متد تداخل سنجی می توان تغییرات فضا- زمان را دید. "رونالد درور" و "روبرتو ووگت" از موسسه تکنولوژی کالیفرنیا و "رایانر ویس" از موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) اعضای اصلی پروژه "لیگو" در آمریکا هستند. در اروپا که پروژه "ویرگو" اجرا می شود "آلین بریله" از لابراتوار Horloge Atomique فرانسه، من و "آلبرتو جاتزوتو" از موسسه ملی فیزیک هسته ای (INFN) حضور داریم. این دستگاهها پیش از رسیدن به موقعیت پایدار کنونی یک دوره طولانی آزمایش و ابداع را پشت سر گذاشته اند و اولین آزمایشات آنها قبل از 1980 انجام شد.

فرانچسکو فیدکارو در کنار دستگاه تداخل سنج ویرگو در پروژه لیگو و ویرگو

* هدف اصلی این پروژه چیست؟

- "لیگو و ویرگو" دستگاههایی برای ثبت عبور امواج گرانشی از روی زمین هستند. امواج گرانشی، بدشکلیهای جزئی فضا- زمان هستند که با سرعت نور عبور می کنند. امواج گرانشی را نخستین بار انیشتین به عنوان نتایج تئوری نسبیت عمومی پیش بینی کرد. امواج گرانشی از توده های بزرگی تشکیل شده اند که با سرعت زیاد در حرکت اند. مثلا زمانی که یک ابرنواختر متولد می شود این امواج ساطع می شوند. دیگر منابع امواج گرانشی، منظومه های ستاره ای دوتایی ستاره های نوتورونی هستند که در این منظومه ها یکی از این ستاره ها به دور دیگری می چرخد. زمانی که مدارهای این دو ستاره بسیار به هم نزدیک می شوند (در حدود چند صد کیلومتر) انتشار امواج گرانشی بسیار شدید می شود. ستاره های نوترونی با سرعت بسیار بالا و همانند یک "تب اختر" می چرخند.
سرانجام اعتقاد بر این است که "بیگ بنگ" نیز یک پرتو عمق گرانشی شبیه به پرتوهای عمق الکترومغناطیسی می سازد. امواج گرانشی روی زمین ظاهر نمی شوند. مقاله ای که پروژه "لیگو و ویرگو" در مجله "نیچر" منتشر کرد در حقیقت با یک محدودیت بسیار بالا توانسته است شدت این امواج را نشان دهد. این امواج در حقیقت یک شاهد غیر مستقیم برانگیخته شده از رصد منظومه های ستاره ای دوتایی ستارگان نوترونی است.
بنابراین اولین هدف این پروژه، ثبت بدون تردید عبور یک موج گرانشی است. هدف بعدی گوش دادن به منابع مختلف نجومی برای درک بهتر رفتار آنها است. همچنین بررسی حساسیت امواج گرانشی اعماق کیهانی هدف نهایی این پروژه است.

* امواج گرانشی کیهانی چگونه در کشف رازهای "بیگ بنگ" کمک می کنند؟

- امواج گرانشی بدون اینکه گسترده شوند می توانند در تمام جهان شناخته شده، عبور کنند. چرا که این امواج به میزان بسیار کمی با ماده فعل و انفعال می کنند. به همین دلیل رصد و مشاهده آنها بسیار مشکل است. اما این جهان جوان برای امواج گرانشی که از اولین ثانیه های تشکیل جهان به ما رسیده اند قابل وضوح است. امواج گرانشی عمق کیهانی می توانند ماهیت اولین لحظات تولد جهان را نشان دهند. این در حالی است که امواج متعلق به عمق الکترومغناطیسی تنها آن چیزی را از 300 هزار سال پس از بیگ بنگ رخ داده است نشان می دهند.

* چه تفاوتهای میان ماموریت ماهواره پلانک و پروژه "ویرگو و لیگو" وجود دارد؟

- ماهواره پلانک امواج عمق الکترومغناطیسی را رصد خواهد کرد. در حالی که "لیگو و ویرگو" امواج گرانشی را جمع آوری می کنند. با دقت بسیار بالایی که پلانک دارد می تواند وجود امواج عمق الکترومغناطیسی را نشان دهد. این در حالی است که دستگاههای "لیگو و ویرگو" عبور امواج گرانشی را رصد می کنند.

نمایی از بالا از دستگاه تداخل سنج ویرگو در پروژه لیگو و ویرگو

* شما آینده پروژه های فضایی اروپا را در مطالعات مربوط به "بیگ بنگ" چگونه می بیند؟

- علاوه بر پلانک که به طور حتم نتایج بسیار جالبی ارائه خواهد کرد، اروپا همراه با آمریکا در حال بررسی پروژه "لیزا" (LISA) هستند. لیزا یک دستگاه تداخل سنج با یک بازوی به طول پنج میلیون کیلومتر است. لیزا می تواند امواج گرانشی را رصد کند که بسامدهای آنها با امواج گرانشی رصد شده بر روی زمین متفاوت است و بنابراین می تواند اطلاعات بسیار مفیدی درباره حضور پس از "بیگ بنگ" ارائه کند.

* دانستن تمام آن چیزی که لحظاتی پس از بیگ بنگ رخ داده است چگونه می تواند به ستاره شناسان در مطالعه جهان کمک کند؟

- شناخت نیروهایی که در لحظه بیگ بنگ وارد عمل شده اند می تواند به درک بهتر پدیده های متعددی کمک کند که ما درحال حاضر برای آنها ما چندین توضیح ممکن از جمله تشکیل کهکشانها و احتمال ماده و انرژی تاریک داریم. با کشف لحظات پس از بیگ بنگ می توان فضاهایی را که در آنها انرژی بسیار بالا است بررسی کرد.

* کدام تیمها و آژانسهای کشورهای مختلف در این پروژه شرکت کرده اند؟

- لیگو با بودجه "بنیاد ملی علوم آمریکا" انجام می شود و علاوه بر دانشمندان آمریکایی، فیزیکدانان انگلیسی و آلمانی از شورای تسهیلات فناوری و علوم (STFC) و موسسه ماکس پلانک شرکت دارند. بودجه ویرگو از همکاری مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه (CNRS) و موسسه ملی فیزیک هسته ای ایتالیا تامین می شود و علاوه بر این دو موسسه، موسسه تحقیقات فیزیک بنیادین هلند (Nikhef) و گروهی از آکادمی علوم مجارستان و آکادمی علوم لهستان نیز در آن حضور دارند.
---------------------------------
گفتگو: هدی عربشاهی