Hirdetés
. Hirdetés

Alapjaiban dönthetik meg a relativitáselméletet az Einstein-teleszkóppal

|

Egy holland, belga és német felekből álló konzorcium 2025-ben Dél-Limburgban földalatti létesítményt tervez építeni a relativitáselmélet alapkutatására.

Hirdetés

Hollandia a Nemzeti Növekedési Alapból 42 millió eurót különít el az Einstein-teleszkópra, emellett további 870 milliót a projekt építéséhez szükséges beruházásokra. Amikor a teleszkóp elkészül, úgynevezett gravitációs hullámokat fog mérni, amelyek az univerzumban zajló eseményekről árulnak el részleteket.

Az elemi részecskék és erők kutatásával foglalkozó kutatóintézet szakembere, Frank Linde ezeket a hullámokat tanulmányozza a Nikhefben. "Ez alapkutatás a szó legtisztább értelmében. Ezzel a műszerrel új dolgokat tudhatunk meg világegyetemünk különböző entitásairól: fekete lyukakról, neutroncsillagokról és szupernóvákról, sőt talán még magáról az ősrobbanásról - világegyetemünk kezdetéről - is. És ami a legnagyszerűbb: elképesztő felfedezéseket tehetünk!"

Hirdetés

Az Einstein-teleszkóp nem egy közönséges távcső - mint amilyenek a "hosszú távcsövűek" -, hanem a mérések mintegy 200-300 méter mélyen a föld alatt zajlanak, és az egész világegyetemet folyamatosan a kutatók elé tárja, hiszen a gravitációs hullámok átmennek a földön is. A 10 kilométer hosszú alagutakban lézersugarak pattognak majd ide-oda a vastag vákuumcsövekben elhelyezett, rendkívül precíz tükrök között. Ultraprecíz fényérzékelők rögzítik az apró hosszváltozásokat, amelyeket egy-egy elhaladó gravitációs hullám hoz létre a téridőben. Ez az, ami a továbbiakban kutatást igényel.

Általános marad-e a relativitáselmélet?

"Einstein egyszer rájött, hogy amikor két tömeg oda-vissza rezeg, a téridő szerkezete megbomlik. Ez az általános relativitáselmélet egyik jóslata, amelyet Einstein már 1915-ben megfogalmazott. Ez Einstein korábbi speciális relativitáselméletét bővíti ki. Ez alapvetően azt mondja ki, hogy semmi sem haladhat gyorsabban a fénynél. Körülbelül 300 000 kilométer per másodperc. Vagy más szavakkal, hétszer megkerülni a Földet 1 másodperc alatt. Az általános relativitáselmélet összetett, majdnem 100 évbe telt, mire először tudtunk gravitációs hullámot mérni. Ezt a hullámot két összeolvadó fekete lyuk okozta" - mondja Linde.

A tudós szerint a fekete lyukak azok, amik egy masszív csillag életének végén megmaradnak. "Amikor az összes "üzemanyaguk" elfogyott. Amikor két fekete lyuk összeolvad, a másodperc utolsó törtrészeiben a naptömegű páros gravitációs hullámokká alakítja "táncát". A mi Napunknak 1000 milliárd évbe telne, hogy teljes tömegét energiává alakítsa. Napunk azonban 10 milliárd év után megszűnik létezni, és mindaddig tömegének mindössze ha 1 százalékát alakítja át energiává. Ez az a napfény, amit mi minden nap élvezünk."

Linde úgy látja, hogy az Einstein-teleszkópban a gravitációs hullámok hatását azokhoz a hullámmintázatokhoz lehetne hasonlítani, amelyek akkor keletkeznek, amikor köveket dobálunk a vízbe. "Az Einstein-teleszkóp a 10 kilométeres távolságon belül 18 nullával a tizedesjegy utánig méri a hosszváltozásokat. Ez összehasonlítható az IJsselmeer tó vízszintjének emelkedésével, amikor egyetlen esőcsepp esik a tóba. Vagy másképp fogalmazva: több mint egymilliárdszor pontosabb, mint az a pontosság, amelyre az ASML legjobb gépei képesek a számítógépes chipek gyártásakor." 

Fontos az alapkutatás

Noha sokak szerint a gravitációs hullámok kutatása új alkalmazásokat nem fog eredményezni. "De nézzük csak meg azokat a készülékeket, amelyekkel a mindennapi életben találkozunk. Ezek közül sokan soha nem léteztek volna az alapkutatás nélkül. A telefon, a rádió, a televízió, a radar és a mikrohullámú sütők mind elektromágneses sugárzást használnak. Mindegyiket az elektromosságot és a mágnesességet tanulmányozó tudósok jósolták meg a 19. század végén. Az általános kórházi berendezések, a röntgensugarak, az (n)MRI, a CT- és a PET-szkennerek szinte mind a nukleáris és elemi részecskefizikából erednek. A számítógépes chipek és ezen keresztül számos elektronikus berendezésünk nem létezhetett volna a kvantummechanika fejlődése nélkül. Einstein általános relativitáselmélete nélkül a GPS-rendszer hamarosan azt gondolná, hogy egy réten vezetünk, nem pedig egy úton. És még sorolhatnám a további példákat. Szilárd meggyőződésem, hogy az alapkutatás hihetetlenül fontos. különösen egy olyan ország számára, mint Hollandia, amely tudásalapú gazdasággá kíván válni."

"Ráadásul szívünk mélyén tudósok maradunk, és ezek mentén szívesen kutatunk Einstein sziklaszilárdnak vélt relativitáselméletének repedései után, hogy végül olyan gravitációs elméletet találjunk, amely nemcsak Einstein relativitáselméletének, hanem a kvantummechanika elveinek is megfelel".

Linde szerint a dél-limburgi helyszín is fontos. "Elképzelhető, hogy ha ilyen érzékeny méréseket végzünk, akkor a lehető legjobban szeretnénk korlátozni a zajt és a rezgéseket. Azzal, hogy a teleszkópot 200-300 méterrel a talajszint alatt építjük meg, máris minimalizáljuk a zajok nagy részét, például az esőzésekből, a mozgó fákból és az emberi tevékenységből származó zajokat. Még ennél is fontosabb a dél-limburgi talaj. A felső réteg puha, alatta keményebb kőzet található. Erre a keményebb felszínre van szükség a földalatti alagutak és a felderítő berendezések számára. A puha felső rétegnek óriási csillapító hatása van a földfelszín fölött érkező rezgésekre. Hasonlítsuk össze azzal, mintha egy kalapáccsal a homokba vagy egy fémdarabra ütnénk: az első esetben nem sok minden történik, a második esetben viszont a fémtömb hangosan rezeg."

Együttműködés a holland iparral

A most elnyert 42 millió eurót a (holland, belga és német feleket tömörítő) konzorcium az Einstein-teleszkóp tervének továbbfejlesztésére fordítják. A támogatás egyik feltétele, hogy különösen a holland ipart kell bevonni. "Értelemszerűen a politikusok különösen a holland ipart - a foglalkoztatási lehetőségeket és az új technológiák lehetőségeit - szeretnék bevonni ebbe a csúcstechnológiai projektbe. A teleszkóp tényleges megépítéséhez még sok kutatásra és fejlesztésre van szükség. Például még tökéletesíteni kell a nagyméretű tükrök vékony és rendkívül pontos bevonatait. A magas költségek miatt a feltárások optimalizálásának módjait is meg kell találnunk. Ugyanez vonatkozik a rendkívül magas vákuumrendszerre is, amelyen a fény áthalad. Ennek érdekében például már most együttműködünk olyan ipari szereplőkkel, mint a VDL és a Tata Steel."

Az Einstein-teleszkóp összköltsége mintegy 2 milliárd euróra rúg, és a projekt kivitelezése körülbelül 10-15 évig tart. "Ráadásul nem úgy van, hogy ha egyszer felállt, akkor sem fog semmi más történni. Az állandó méréseknek köszönhetően a távcső csúcstechnológiai berendezései folyamatosan fejlődni fognak. Gondoljunk csak a lézerekre, tükrökre és érzékelőkre. Ennek következtében az Einstein-teleszkóp érzékenysége néhány évente javulni fog. Így a teleszkóp még legalább 50 évig a kutatás élvonalába fog tartozni".

Tehetségek bevonzása

Linde szerint a teleszkóp megjelenése hatalmas vonzerő lesz a tehetségek számára. "Az ehhez hasonló létesítmények nagyon lelkessé teszik a fiatal fizikusokat és csillagászokat. Én magam is azért döntöttem egyszer úgy, hogy fizikát és csillagászatot tanulok, mert akkoriban olyan izgalmasnak találtam a svájci CERN kutatásait. Az Einstein-teleszkópnak ugyanilyen hatása lesz, és úgy gondolom, hogy valójában ez lesz a projekt egyik fő hozadéka: új tehetségeket fog kinevelni"."

De addig még rengeteg munkát kell elvégezni, és a teleszkóp elhelyezéséről szóló végleges döntés csak 2025-ben születik meg. Hiszen Olaszország is versenyben van ezért a rangos projektért.

Hardverek, szoftverek, tesztek, érdekességek és színes hírek az IT világából ide kattintva!

Hirdetés
0 mp. múlva automatikusan bezár Tovább az oldalra »

Úgy tűnik, AdBlockert használsz, amivel megakadályozod a reklámok megjelenítését. Amennyiben szeretnéd támogatni a munkánkat, kérjük add hozzá az oldalt a kivételek listájához, vagy támogass minket közvetlenül! További információért kattints!

Engedélyezi, hogy a https://computerworld.hu értesítéseket küldjön Önnek a kiemelt hírekről? Az értesítések bármikor kikapcsolhatók a böngésző beállításaiban.