Rainer Weiss, Barry Barish ja Kip Thorne.
Rainer Weiss, Barry Barish ja Kip Thorne.

Äärimmäisen heikot aallot löytyivät laitteella, joka havaitsi atomia pienemmän liikkeen.

Fysiikan Nobel-palkinto myönnettiin gravitaatioaaltojen havaintolaitteen keksineille Rainer Weissille, Barry Barishille ja Kip Thornelle. Palkinto puolitettiin niin, että Weiss sai puolet palkinnosta ja Barish sekä Thorne jakavat toisen puoliskon.

Palkitut ideoivat ja kehittivät Ligo-laitetta, jolla gravitaatioaallot havaittiin ensi kertaa suoraan syksyllä 2015. Albert Einstein ennusti aaltojen olemassaolon jo sata vuotta sitten, mutta vasta Ligon ansiosta ne voitiin havaita.

Gravitaatioaallot ovat avaruuden värähtelyä, jota Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan syntyy aina, kun massallisen kappaleen vauhti kiihtyy. Näin käy esimerkiksi silloin, kun taitoluistelija tekee piruetin tai vaikka kaksi toisiaan kiertävää mustaa aukkoa törmää yhteen.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Einstein itse epäili, ettei värähtelyä koskaan pystytä havaitsemaan, koska se on niin vähäistä.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Ligolla se kuitenkin onnistui. Nobelistien kehittämä laite havaitsi kahden keskikokoisen mustan aukon törmäyksen matkaan saattamat gravitaatioaallot. Törmäys pisti avaruuden lainehtimaan vähän kuin veteen heitetty kivi.

Yhteentörmäys sattui 1,3 miljardia vuotta sitten, ja sen valonnopeudella kiitävät laineet tavoittivat maapallon 14. syyskuuta 2015.

Havaintoon vaadittiin hämmästyttävään tarkkuutta. Ligo onkin ehkä maailman herkin ihmisen rakentama mittalaite. Sen havaitsema, gravitaatioaallot paljastanut värähdys oli laajuudeltaan tuhat kertaa atomin ydintä pienempi.

Ideaa Ligosta kehittivät jo vuosikymmeniä sitten MIT-yliopistossa Weiss sekä Glasgow’n yliopistossa toimineet Kip Thorne ja Ronald Drever. Dreverkin on ollut nobelveikkauksissa, mutta hän kuoli keväällä.

Ligo on niin sanottu laserinterferometri. Se koostuu kahdesta L-kirjaimen muotoon rakennetusta, neljä kilometriä pitkästä tunnelihaarasta, joissa lasersäde kulkee tyhjiössä. Tunneleiden päissä ja yhtymäkohdassa on peilit, joiden välillä lasersäde liikkuu edestakaisin.

Peilien välillä kimpoileva lasersäde mittaa tunneleiden pituutta. Kun gravitaatioaalto kulkee maapallon poikki, se vaikuttaa haarakkeisiin eri tavoin. Toinen niistä lyhenee aavistuksen ja toinen pitenee.

Jos mitään ei tapahdu, lasersäteet kohtaavat yhtymäkohdassa ja mitätöivät toinen toisensa. Mutta jos haarakkeiden pituus onkin muuttunut eri tavoin, säteet eivät kohtaakaan. Tämä paljastaa, että gravitaatioaalto on pyyhkinyt ohitse ja venyttänyt toista tunnelia ja kutistanut toista.

Vuonna 1994 Barry Barish ryhtyi johtamaan Ligo-hanketta, ja se kasvoi muutaman kymmenen tukijan ryhmästä yli tuhannen hengen kansainväliseksi hankkeeksi. Barish johti laitteiden rakennusta ja koko tutkimushanketta vuoteen 2006 asti.

Toinen laitteista valmistui Hanfordiin Washingtonin osavaltiossa ja toinen 3 000 kilometrien päähän Louisianan Livingstoneen.

Kun mittalaitteet oli uudistettu vuonna 2015, niiden tarkkuus oli kasvanut entisestään. Heti tärppäsi. Ensin gravitaatioaalto näkyi Livingstonen laitteessa ja sitten seitsemän sekunnin tuhannesosaa myöhemmin Hanfordissa.

Sisältö jatkuu mainoksen alla