قوت گرفتن احتمال کشف انحنای فضا – زمان و اثبات تئوری نسبیت عام انیشتین

قوت گرفتن احتمال کشف انحنای فضا – زمان و اثبات تئوری نسبیت عام انیشتین

بر اساس تئوری نسبیت عام تلاقی دو جسم بسیار بزرگ – مثل دو سیاهچاله- می‌تواند باعث ایجاد انحنا در گستره‌ی درهم‌ تنیده‌ی فضا – زمان شود. برای درک بهتر این نظریه، فضا – زمان را مانند یک پارچه‌ی پهن‌شده روی یک سطح نرم در نظر بگیرید. اگر دو توپ بولینگ روی این پارچه شروع به چرخیدن در اطراف یکدیگر کنند. باعث چین خوردن آن خواهند شد. به گفته‌ی انیشتین، برخورد و یکی شدن دو سیاهچاله تأثیری مشابه در فضا – زمان خواهد داشت.

موج‌های حاصل از تلاقی دو سیاهچاله، از منبع به سمت خارج حرکت می‌کنند و باعث ایجاد آشفتگی‌ فضا – زمان  در اطراف اجرام فضایی از جمله کره‌ی زمین می‌شوند. به‌صورت تئوری، اگر ابزاری با حساسیت کافی برای تشخیص این آشفتگی‌ها ساخته شود، حتی کوچک‌ترین نشانه‌ی انحنای فضا – زمان در اطراف کره‌ی زمین را ثبت و وجود این امواج را که اصطلاحا امواج گرانشی نامیده می‌شوند، اثبات خواهد کرد.

تابه‌حال هیچ‌کس موفق به کشف ردپایی از امواج گرانشی نشده است ولی شاید این حقیقت در حال تغییر باشد. اخیرا دانشمندانی که با بنیاد ملی علوم (NSF) و رصدخانه‌ی موج گرانشی تداخل لیزری (لیگو – LIGO) که هدف از تأسیس آن کشف امواج گرانشی در اطراف زمین است، همکاری می‌کنند، از برگزاری یک اجلاس مطبوعاتی در روز پنجشنبه در واشنگتن خبر داده‌اند.

باوجوداینکه در اعلامیه برگزاری این کنفرانس هیچ اشاره‌ای به احتمال کشف امواج گرانشی نمی‌شود ولی با توجه به ماهیت فعالیت این موسسه‌ها، صرفا خبر برگزاری کنفرانس باعث هیاهو و هیجان زیادی در محافل علمی شده است که بازتاب آن را می‌توان در شبکه‌های اجتماعی و به‌خصوص توییتر مشاهده کرد. در بعضی از توییت‌ها این رخداد با عناوینی مثل شروع عصر جدید ستاره‌شناسی توصیف می‌شود.

رصدخانه‌ی لیگو برای کشف انحنای فضا – زمان از دو دستگاه غول‌پیکر استفاده می‌کند که یکی در لیوینگستون ایالت لوئیزیانا و دیگری در هنفورد ایالت واشنگتن واقع شده است. این دستگاه‌های کاوشگر به شکل حرف L و کاملا قرینه‌ی یکدیگر هستند. در هرکدام از دستگاه‌ها و در هر سیکل، یک پرتوی لیزر طول دستگاه را طی می‌کند و در محل خمیدگی به سمت دستگاه دیگر پرتاب می‌شود. وقتی دو دستگاه همزمان باهم این کار را انجام می‌دهند، می‌توانند با محاسبه‌ی دقیق فاصله با یکدیگر، تغییرات لحظه‌ای در فضا – زمان را ثبت کنند.

به نقل از وب‌سایت لیگو، ازآنجا که بررسی کنترل‌شده و جهت‌دار امواج به‌وسیله‌ی یک تداخل‌سنج لیزری امکان‌پذیر نیست، برای رسیدن به نتیجه باید از چند تداخل‌سنج استفاده کرد که به‌این‌ترتیب، علاوه بر دستیابی به نتایج مطمئن و قابل استناد، می‌توان بخش بیشتری از افق کره‌ی زمین را برای کشف امواج گرانشی تحت نظر گرفت.

اگر درزمانی که دو بخش تداخل‌سنج، پرتوهای لیزر را به سمت یکدیگر پرتاب می‌کنند، یک موج گرانشی از بین آن‌ها عبور کند، موجب اختلاف در نتیجه‌ی محاسبه‌ی فاصله توسط هرکدام از دستگاه‌ها خواهد شد که این اختلاف حتی اگر بسیار ناچیز باشد، دلیلی برای اثبات وجود موج گرانشی است.

ماه گذشته لیگو ابزارهای خود برای کشف انحنای فضا – زمان را به‌روزرسانی و کامل کرد و احتمالا در کنفرانس روز پنج‌شنبه مشخص خواهد شد که بهینه‌سازی‌های انجام‌شده در جهت افزایش حساسیت تداخل‌سنج، برای کشف امواج گرانشی پنهان‌شده در فضا مؤثر بوده‌اند یا نه.