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.

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

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.

Kivikautisessa naudankallossa on reikä, jonka kuva näyttää sen sekä otsaluun ulko- että sisäpuolelta. Janan pituus vastaa kymmentä senttimetriä. Kuva: Fernando Ramirez Rozzi
Kivikautisessa naudankallossa on reikä, jonka kuva näyttää sen sekä otsaluun ulko- että sisäpuolelta. Janan pituus vastaa kymmentä senttimetriä. Kuva: Fernando Ramirez Rozzi

Länsi-Ranskasta löydetyssä yli 5 000 vuotta vanhassa lehmän kallossa oleva reikä on mitä todennäköisimmin porattu tarkoituksella.

Kallonporaus on ikivanha toimenpide. Esimerkiksi migreenin ja epilepsian uskottiin aiheutuvan pään sisällä mekastavista pahoista hengistä, ja kun kalloon porattiin tai raaputettiin reikä, nämä pirut pääsivät liihottelemaan matkoihinsa.

Arkeologinen todistusaineisto osoittaa, että ihmiset porasivat reikiä toistensa päihin jo yli 8 000 vuotta sitten. Toimenpiteestä jopa selvittiin hengissä jo kivikaudella.

Useassa vanhassa kallossa näkyy, että porausreikä on luutunut umpeen. Potilas on siis elänyt ainakin jonkin aikaa toimenpiteen jälkeen.

Nyt Ranskasta löydetty yli 5 000 vuotta vanha lehmän kallo viittaa siihen, että ihmiset ovat kenties harjoitelleet operaatiota eläimillä. Lehmän kallossa on ammottava reikä, jonka ympärillä on selvästi samanlaisia raapimisjälkiä kuin porauksen läpikäyneiden ihmisten päässä.

Atlantin rannalla Länsi-Ranskassa on muinoin ollut kivikautista asutusta, ja lehmän kallo kaivettiin siellä esille jo 1970–1980-luvun kaivauksissa.

Reiän ajateltiin tuolloin syntyneen kamppailussa toisen eläimen kanssa. Kenties toinen sarvipää oli puhkaissut lehmäparan kallon.

Kallon alun perin löytänyt tutkija pyysi kuitenkin muutama vuosi sitten kahta tutkijaa vilkaisemaan reikää lähemmin.

”Näimme hyvin nopeasti, että reikä on syntynyt kallonporauksesta. Se ei ole sarven jälki”, kertoo tutkija Fernando Ramirez Rozzi LiveScience-verkkolehdelle.

Totuus paljastui viimeistään elektronimikroskoopin alla, kun tutkijat näkivät kivityökalujen aiheuttamat raapimisjäljet reiän ympärillä.

Muinaiset ihmiset ovat siis ehkä harjoitelleet kallonporausta lehmällä. Tai kenties lehmäparka on kärsinyt jostain sairaudesta, jota on yritetty parantaa poraamalla sen päähän reikä.

Ei tiedetä, oliko lehmä elossa, kun reikä tehtiin. Joka tapauksessa se ei ole elänyt kovin pitkään operaation jälkeen, sillä reikä ei ole luutunut lainkaan.

Tutkijat pohtivat myös, olisiko reikä tehty osana jotain rituaalia. Heidän mielestään on kuitenkin todennäköisintä, että lehmä on toiminut aloittelevan kallonporaajan harjoituspotilaana ennen kuin vaarallista tekniikkaa on lähdetty soveltamaan ihmiseen.

Ranskasta on aiemmin löytynyt myös villisian kallo, jossa on samankaltainen reikä.

Tutkimuksen julkaisi Scientific Reports.

Some ja pelit muokkaavat aivoja samalla tavalla kuin porno tai päihteet.

Moni vitsailee olevansa riippuvainen Facebookista tai Instagramista, mutta addiktio voi olla aivan todellinen, muistuttaa Helsingin Sanomat jutussaan.

Kiinassa arviolta yhdeksän prosenttia ja Japanissa kahdeksan prosenttia nuorista on nettiriippuvaisia. Kiina luokitteli internet-riippuvuuden sairaudeksi jo vuonna 2008.

Internet-riippuvuuden mekanismit ovat samankaltaisia kuin muissakin riippuvuuksissa.

”Riippuvuutta voi aiheuttaa oikeastaan mikä tahansa, mistä aivot saavat nopeita palkintoja”, Helsingin yliopiston aivotutkija Minna Huotilainen kertoo.

Taustalla on aivojen palkkiojärjestelmä, joka aktivoituu muun muassa syömisen ja seksin yhteydessä. Sen tarkoitus on varmistaa eloonjääminen.

Facebook, Twitter, Instagram ja pelinkehittäjät osaavat hyödyntää aivojen palkkiojärjestelmää. Palveluita on hiottu niin, että käyttäjälle tulee jatkuvasti pieniä yllätyksiä: tulee ilmoituksia tykkäyksistä, viestejä kavereilta, uutisia ja videoita.

Lyhyet ilmoitukset herättävät uteliaisuuden ja antavat nopeasti dopamiinitujauksen. Tämän vuoksi Twitter koukuttaa paremmin kuin pitkät kirjoitukset.

Riippuvuuden kehittyessä aivojen toiminta muuttuu alueilla, jotka ovat vastuussa motivaatiosta, kognitiivisista toiminnoista, itsehillinnästä ja viivästyneen palkkion odottamisesta.

Myös hormonien pitoisuudet aivoissa muuttuvat. Hiljattain korealaiset tutkijat havaitsivat, että nuorilla nettiriippuvaisilla aivojen välittäjäaine gaban pitoisuus oli tavallista korkeampi. Tämän tiedetään aiheuttavan uneliaisuutta, masennusta ja ahdistuneisuutta.

Kysely

Oletko nettiriippuvainen?