Bene, hai avuto abbastanza tempo per pensare alla scoperta delle onde gravitazionali LIGO, capire di cosa si tratta e trarre conclusioni interessanti per te stesso. Il significato di questa scoperta ha scioccato il mondo, quindi sarai interessato a conoscere i lati meno noti di essa. Per esempio…
Le onde gravitazionali non dovrebbero essere utili
Questa è una domanda comune che sorge con una nuova scoperta scientifica: possono esserci onde gravitazionali? Puoi nuotare su di loro? In generale, puoi fare qualcosa di utile con loro? Ad esempio, costruisci una macchina antigravitazionale. O un motore a curvatura. Tutte queste idee sono meravigliose a modo loro, ma non colgono il punto principale. Non stiamo studiando le onde gravitazionali per fare qualcosa. Studiamo le onde gravitazionali perché vogliamo capire le onde gravitazionali.
Richard Feynman l'ha detto molto bene:
"La fisica è come il sesso: certo, può dare dei risultati pratici, ma non è per questo che lo stiamo facendo".
Ovviamente, è difficile prevedere l'emergere di nuove tecnologie che potrebbero prendere il loro pedaggio da questa scoperta. Prendi un laser, per esempio. Quando è stato creato nel 1960, molti pensavano che non avrebbe avuto alcuna utilità pratica. Ovviamente si sbagliavano. I laser sono ovunque oggi.
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Il rilevamento di LIGO non dimostra l'esistenza di onde gravitazionali
Ma iniziamo con l'essenza della "prova". La scienza non dimostra mai la verità di qualcosa, semplicemente non può farlo. La scienza costruisce modelli. Se questi modelli corrispondono a dati reali, ottimo, ma ciò non convalida il modello. Al contrario, se trovi dati non coerenti con il tuo modello, ciò potrebbe indicare che il modello è in errore. Quindi la parola "prova" non deve essere usata.
Più lontano. LIGO non ha dimostrato l'esistenza di onde gravitazionali. Ma questo progetto è stato il primo a raccogliere prove a sostegno del modello di onde gravitazionali. È meglio? No. Il problema rimane. Torniamo al passato. Nel 1993 Russell Hulse e Joseph Taylor, Jr. hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisica per la loro scoperta di una pulsar binaria con un periodo orbitale variabile. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, queste pulsar dovrebbero emettere onde gravitazionali e diminuire il periodo orbitale, come hanno scoperto precisamente Hulse e Taylor. Possiamo dire che furono i primi ad ottenere prove convincenti dell'esistenza delle onde gravitazionali.
Ma LIGO non ha trovato le onde invece di cercare solo prove della loro esistenza? Si può dire così, ma tutto dipende da ciò che è considerato "misurazione diretta". Nessuno ha visto un'onda gravitazionale. LIGO osservava gli specchi muoversi, armato del concetto di onde gravitazionali. Non fraintendetemi, la scoperta è davvero seria.
LIGO non avrebbe rilevato questo segnale senza Advanced LIGO
Advanced LIGO ha aumentato la sensibilità dei rilevatori. Poiché la forza del segnale dell'onda gravitazionale si indebolisce con la distanza percorsa, un rilevatore più sensibile vi permetterà di "vedere" l'universo ulteriormente. Molto più lontano.
Senza Advanced LIGO, un evento gravitazionale (come una collisione di stelle di neutroni) sarebbe richiesto molto più vicino alla Terra. Se questi eventi sono rari, ci vorrà molto tempo. Aumentando la distanza di osservazione, LIGO aumenta le possibilità di rilevare eventi futuri.
Molto è stato investito in LIGO
La US National Science Foundation investe nella ricerca delle onde gravitazionali sin dagli anni '70. Da allora, ha investito circa 1,1 miliardi di dollari. Sono molti soldi, divisi in un tempo abbastanza lungo. Ovviamente tutti vorrebbero restituire presto, ma non sempre funziona in questo modo. La scienza sa aspettare, sopportare, non vedere il progresso per molto tempo (sebbene ci sia progresso). Questo progetto vale un miliardo di dollari? Assolutamente. Tuttavia, nel 2015, le forze armate statunitensi hanno speso $ 600 miliardi, quindi in questo contesto, investire in LIGO sembra essere una sciocchezza.
Ci sono piani per inviare un rilevatore di onde gravitazionali nello spazio
Esattamente. Il rilevatore nello spazio sarà privo di fastidiosi rumori al suolo. E ci sarà anche il vuoto. Anche l'osservatorio della gravità spaziale sarà abbastanza grande, poiché gli specchi dovranno essere collocati in luoghi diversi. Ci saranno molte difficoltà tecniche associate a questo, ma ci proveremo.
Questo è l'obiettivo del programma eLISA. Il programma ha lanciato due masse di test LISA Pathfinder. Questa particolare missione metterà alla prova la precisione con cui possono essere posizionate due masse, un passo necessario verso la costruzione di un osservatorio di gravità spaziale.
Le onde gravitazionali a bassa frequenza possono essere misurate con un radiotelescopio
Le pulsar sono come l'orologio dell'universo. La temporizzazione (temporizzazione) di una pulsar viene misurata con radiotelescopi (che utilizzano le onde radio invece della luce visibile). Come potrebbero essere usati come rilevatori di onde gravitazionali? Ad esempio, guarda i segnali della pulsar in luoghi diversi. Quando un'onda gravitazionale a bassa frequenza passa attraverso le pulsar, il loro tempo cambia. Sulla base dei cambiamenti nel tempo e nella posizione delle pulsar, puoi creare essenzialmente una versione gigante di LIGO nello spazio (la più grande). Questi sono chiamati array di griglia temporali pulsar e sono completamente reali.
Forse LIGO è felice di aver segnalato la scoperta di un'onda gravitazionale prima che lo facessero i radiotelescopi.
