Heute Morgen hat die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften drei in den USA ansässigen Physikern, Rainer Weiss vom Massachusetts Institute of Technology sowie Kip S. Thorne und Barry C. Barish vom California Institute of Technology, den Nobelpreis für Physik verliehen Arbeiten hinter der Entdeckung von Gravitationswellen - eine Art Welligkeit im Gefüge der Raum-Zeit, die Albert Einstein vor über 100 Jahren erstmals vorausgesagt hatte.
Verwandte Inhalte
- Was die Neutronensternkollision für Dunkle Materie bedeutet
Laut Dennis Overbye von der New York Times waren die drei Preisträger die treibende Kraft hinter dem Laser Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO), einem Instrument zur Detektion von Gravitationswellen. Sie leiteten ein Konsortium von über 1.000 Wissenschaftlern, die jahrzehntelang daran arbeiteten, die Detektoren zu sammeln, zu analysieren und zu verbessern. Und 2015 zahlten sich ihre Bemühungen mit der Entdeckung eines winzigen Zwitschers aus, der von zwei schwarzen Löchern ausgestrahlt wurde, die vor über einer Milliarde Jahren kollidierten.
Während die Zeit zwischen der Entdeckung und der Auszeichnung - nur zwei Jahre - für Nobelpreisträger kurz ist (selbst Einstein wartete 16 Jahre auf seine Auszeichnung), waren die Keime des Projekts über 40 Jahre in der Entstehung.
Die Entdeckung von Gravitationswellen erschütterte die Gemeinschaft der Physiker und bestätigte einen der zentralen Tenöre von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Nach dieser Theorie verursachen die Bewegungen von supermassiven Objekten wie schwarzen Löchern Wellen durch das Gewebe der Raum-Zeit - wie Wellen von einem Kieselstein, der in einen Teich gefallen ist. Aber seit Jahrzehnten bezweifeln Physiker, dass diese Wellen wirklich existieren - oder jemals entdeckt werden könnten.
Als Doktorand in den frühen 1960er Jahren glaubte Kip Thorne, sie seien da draußen. In den 1970er Jahren begannen neue Modellierungs- und Gedankenexperimente, immer mehr Forscher zu überzeugen. "Die Musik war da draußen. Sie hatten sie einfach noch nicht gehört", schrieb Jennie Rothenberg Gritz 2017 für Smithsonian, als das Trio mit dem American Ingenuity Award des Magazins ausgezeichnet wurde.
1972 veröffentlichte Weiss einen Artikel mit seiner anfänglichen Konzeption einer sogenannten Lasergravitationswellen- "Antenne", in dessen Rahmen er gemeinsam mit Thorne den ehrgeizigen Plan verfeinerte und umsetzte. Es war eine radikale Idee: einen Detektor zu schaffen, der empfindlich genug war, um eine Welligkeit in der Raumzeit zu erkennen, die kleiner als der Durchmesser eines Protons war.
Barish, der zuvor Leiter des Superconducting Supercollider-Projekts war, trat dem Team später bei und wurde 1994 Direktor von LIGO. Ihm wird häufig die Reorganisation und Verwaltung des Projekts zugeschrieben, das zu dieser Zeit nur schwer fortgesetzt werden konnte. Aber schließlich wurde LIGO geboren.
LIGO besteht aus zwei L-förmigen Detektoren, einem in Louisiana und einem im US-Bundesstaat Washington, die durch 1.865 Meilen voneinander getrennt sind. Jeder Detektor, berichtet Gritz, hat zwei 2, 5 Meilen lange Arme mit dem glattesten Spiegel der Welt an jedem Ende. Wie der Physiker Brian Greene letztes Jahr für Smithsonian.com schrieb, misst der Detektor die Zeit, die ein superstarker Laserstrahl benötigt, um zwischen den beiden Spiegeln zu springen, und misst dabei alle winzigen Unterschiede. Winzige Änderungen in der Laufzeit der Laser sind Anzeichen für eine vorbeiziehende Gravitationswelle.
In den ersten acht Jahren kämpfte das Observatorium und wurde 2010 für ein 200-Millionen-Dollar-Werkzeug stillgelegt. Doch im September 2015, kurz nach dem Relaunch, entdeckte LIGO seine erste Welligkeit. Seitdem wurden drei weitere Gravitationswellen entdeckt, eine, eine Zusammenarbeit zwischen LIGO und der italienischen Sternwarte Virgo, wurde erst letzte Woche angekündigt.
Obwohl nur drei Forscher vom Preis anerkannt werden, brauchte der Detektor eine ganze Reihe von Forschern, um Erfolg zu haben, berichten Hannah Devlin und Ian Sample von The Guardian . „Ich sehe das eher als etwas, das die Arbeit von etwa 1.000 Menschen anerkennt“, sagt Weiss. "Ich muss es Ihnen nur ungern sagen, aber es dauert 40 Jahre, in denen Menschen darüber nachdenken, versuchen, eine Entdeckung zu machen ... und die Technologie langsam aber sicher zusammenzubringen, um dies zu erreichen."
Devlin und Sample berichten, dass es ein viertes Mitglied des Teams gab, das wahrscheinlich auch den Preis erhalten hätte. Der schottische Physiker Ronald Drever, ein weiteres Kernmitglied des LIGO-Teams, ist im März an Demenz gestorben. Das Nobelkomitee vergibt den Preis in der Regel nicht postum.
Die Entdeckung ist ein revolutionärer Schritt für Astronomen und Physiker und bietet ein neues Werkzeug zur Erforschung des Universums. Wie Green letztes Jahr schrieb, passieren Gravitationswellen im Gegensatz zu Licht, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Infrarotstrahlen oder anderen Signalen, die Astronomen verwenden, um den Himmel zu untersuchen, alles und können nicht blockiert werden. Die Wellen könnten also genutzt werden, um Bereiche zu untersuchen, die für das Licht "tabu" sind - einschließlich vielleicht des "wilden Dröhnens des Urknalls selbst vor 13, 8 Milliarden Jahren".
Green schreibt: "Die Geschichte wird auf die Entdeckung als einen der wenigen Wendepunkte zurückblicken, die den Lauf der Wissenschaft verändern."
