Vitenskap

Published on April 9th, 2016 | by KAROLINA GRZYBOWSKI

GRAVITASJONSBØLGER BEKREFTER RELATIVITETSTEORIEN

Albert Einstein ble født i år 1879. I løpet av sitt 76 år lange liv publiserte Einstein rundt 300 vitenskapelige artikler, men de fleste vil likevel forbinde han med relativitetsteorien. Gravitasjonsbølger ble forutsett i relativitetsteorien allerede i 1916, men det var først i år at de ble oppdaget. Dermed bekrefter dette teorien til Einstein.

Energi som forplanter seg
Gravitasjonsbølger er, ifølge den generelle relativitetsteorien, energi som forplanter seg utover fra en kilde i en bølgeform med lysets hastighet (300 000 km/s). Relativitetsteorien sier at massive objekter innvirker på romtid (tid/rom) rundt seg. Når disse massive objektene akselerer, skaper de gravitasjonsbølger; altså bølger i romtid som sprer seg utover, slik som bølger i vann bak en båt.

gravitasjonsbløger

ESAs sonde LISA Pathfinder

Sonden LISA Pathfinder
Det har vært satt i gang mange forskningsprosjekter for å påvise gravitasjonsbølger.

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) er et anlegg for å oppdage gravitasjonsbølger. Eksperimentet er et samarbeidsprosjekt bestående av rundt 600 forskere fra Massachusetts- og California institutt for teknologi.

3. desember ble ESAs sonde LISA Pathfinder skutt opp. Sonden har to identiske terninger av gull/platina på 46 millimeter med 38 cm avstand fra hverandre. Sonden ble plassert i et såkalt Lagrande-punkt, og i dette punktet ble terningene frigjort for all mekanisk kontakt med sonden slik at det eneste som kan påvirke dem er gravitasjon.

Påvisning av gravitasjonsbølger
11. februar kunne LIGO annonsere at de har observert en bølge fra to sorte hull som kolliderte. Disse to sorte hullene var om lag 1,3 milliarder lysår fra oss, med masser tilsvarende 29 ganger solens masse og den andre 36 ganger solens masse. De to sorte hullene gikk i bane rundt hverandre og formet seg tilslutt til ett sort hull. Rett før sammensmeltningen hadde akselerasjonen vært så høy at hvert omløp kun varte noen få millisekunder. Dette er altså hva Einstein forutså allerede i 1916.

Det sorte hullet som ble dannet hadde en masse på 62 ganger solens masse – tre solmasser lettere enn de to hadde hatt sammenlagt. I kilo tilsvarer dette solens masse, som er 1,98·1030 kg, multiplisert med 62! Det er en veldig stor masse som er vanskelig å se for seg. Den resterende massen gikk da med til å lage gravitasjonsbølgene i romtid.

Det er ganske utrolig at vi kan registrere et fenomen som dette, hele 1,3milliarder lysår borte fra oss. Det har dermed blitt frigjort enorme mengder energi idet de to sorte hullene smeltet sammen til et.

Veldig stor oppdagelse
Vi tok kontakt med Professor Jörn Andreas Kersten for å høre om hans meninger rundt oppdagelsen av gravitasjonsbølgene. Professor Kersten har teoretisk partikkelfysikk som sitt forskningsfelt, og har vært ansatt ved UiB i 2 år.
DSC_02161
Professor Jörn Andreas Kersten har en Ph.D. i partikkelfysikk fra det Tekniske Universitet i München og foreleser i kvantefeltteori

Hva vil det si for fysikken at gravitasjonsbølger er oppdaget og bekreftet?
– Det er en spennende oppdagelse av et nytt fenomen. Det er et fenomen som er forutsett før og blitt observert indirekte tidligere. At gravitasjonsbølger er nå direkte oppdaget er veldig interessant og dermed har vi enda en bekreftelse på den generelle relativitetsteorien. Vi kan nå være optimistiske til at vi kommer til å se flere gravitasjonsbølger i fremtiden, og bruke dette til å oppdage enda mer av universet. Sorte hull er usynlige og avgir ingen lyd. Når sorte hull kolliderer er gravitasjonsbølger alt vi kan se fra de. I årene som kommer kan vi bruke gravitasjonsbølgene til å studere sorte hull og resten av universet.

Forandrer det vårt syn på hva gravitasjon egentlig er?
– Nei, det gjør det ikke, fordi det har bare bekreftet vår idé om hva gravitasjon egentlig er. Vi har den generelle relativitetsteorien som har blitt bekreftet nok en gang og det er den som beskriver hva gravitasjon er. Det er viktig å nevne at det ikke er endelig perfekt teori til å beskrive gravitasjon, siden det fortsatt er et problem å gjenforene kvantemekanikken og gravitasjon. 

Er det forskning her på universitetet relatert til dette feltet?
– Indirekte, vil jeg si. Vi forsker på mørk materiale, og det vet vi at eksisterer på grunn av dens gravitasjonseffekt; mørk materie tiltrekker seg annen materie. Noen av gruppene her på universitetet er involvert i AEgIS-eksperimentet på CERN. Eksperimentet går ut på å måle hvordan gravitasjon virker på antimaterie. Det har ikke direkte noe å gjøre med gravitasjonsbølgene, men det omhandler fortsatt gravitasjon.

Vil forskningen på mørk materie på noen måte forandre seg?
– Ikke helt. Som sagt så er oppdagelsen en bekreftelse på hva vi har trodd i mange år. Men forskningen innenfor astronomi og kosmologi vil bli påvirket. Oppdagelsen har åpnet for et helt nytt felt innen forskning, og det blir spennende å se hva fremtiden vil bringe. 

Tror du noen av tekstbøkene i fysikkfag må omskrives?
– De må i hvert fall bli utvidet slik at de kan inkludere oppdagelsen, men jeg tror ikke at noe av teksten må forandres direkte.

På videregående er det begrenset pensum om akkurat dette feltet. Elevene får vite om spesiell relativitetsteori, men det er begrenset hvor mye generell relativitetsteori som gjennomgås.
– Generell relativitetsteori krever avansert matematikk, sier professor Kersten, og for å kunne regne og studere slikt så må man ta avanserte fysikkfag på høyere utdanning. Men det kommer forhåpentligvis til å bli nevnt i pensum og så får vi se hva fremtiden bringer, avslutter professor Kersten.

 


About the Author



Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

Back to Top ↑