Gravitációs hullám és fekete lyukak

[namelink name="Tápai Márton"]:

1988-ban született Szegeden.

A Radnóti Miklós Kísérleti Gimnáziumban érettségizett, majd az SZTE fizika szakán szerzett diplomát 2011-ben. Jelenleg predoktori ösztöndíjas, a gravitációs hullámokból írja PhD-dolgozatát. Nős, két gyermek édesapja.

[namelink name="Gergely Árpád László"]:

1964-ben született Brassóban. Középiskolába is ott járt, majd a bukaresti egyetem fizika szakán szerzett diplomát. Doktori tanulmányait már Budapesten végezte. Több éven át dolgozott külföldön: Franciaországban, Amerikában, Angliában, Hongkongban és Japánban is. A Szegedi Tudományegyetemen 1993-tól tanított, 2000 óta állásban van. Két felnőtt fia van.

– Február 11-én jelentették be: közvetlen bizonyítékot találtak az Einstein által megjósolt gravitációs hullámok létezésére. A nagy horderejű felfedezést még szeptemberben tették, de hogy bebizonyosodjon, nem hibásak a mérések, több hónapnyi pontosítás és ellenőrzés kellett. A tudományos világ azóta is ennek jelentőségéről beszél. Hogyan váltak részeseivé ennek a kutatásnak?

LIGO-csoport Szegeden

Gergely Árpád László: – A LIGO, a Lézer-interferometriás Gravitációshullám-obszervatórium egy meglehetősen régi projekt, 1992 óta finanszírozzák az amerikaiak. Nemzetközivé a 2000-es évek elején vált, mostanra 15 ország 80 intézményéből ezer ember dolgozik a projekten. Magyarország 2005-ben már próbált csatlakozni, de akkor nem volt rá pénz. Aztán az ELTE 2007-ben szerzett rá forrást, két évvel később pedig engem is meghívtak külső tagnak. A gravitációs hullámokkal 1998 óta foglalkozom. Budapesten kezdtem a kutatómunkát, mert ezt a szakmát ott lehetett megtanulni. Tizenöt évvel ezelőtt viszont Szegedre költöztem. A szegedi LIGO-csoport végül úgy alakulhatott meg, hogy különváltam a fővárosiaktól, és Mártonnal, illetve egy hallgatóval elkezdtük a közös munkát.

Fodrozódás a görbületben

– Kezdjük az alapoktól. Mi az a gravitációs hullám?

Tápai Márton: – A gravitáció elsősorban görbület. A gravitációs hullám pedig fodrozódás a görbületben. Ilyen akkor jön létre, ha a távolságok ütemesen változnak. A létezéséről már Albert Einstein óta tudunk, észlelni azonban most sikerült először.

– A tudomány alapja az, hogy csak az létezik, amire van bizonyíték. Hogyan kutathattak létező dologként olyasmit, ami száz évig csak egy elmélet volt?

G. Á. L.: – A gravitációs hullám létezése tény volt. A fizikában ugyanis az elméleteknek vannak jóslataik. Einstein relativitáselméletét sokszor leellenőrizték – ezt igazolja például a Naprendszeren belül a bolygók mozgása vagy a GPS. Ha nem ez alapján működne, gyorsan hatalmas hibával kezdene el dolgozni. Az elmélet minden jóslata helytállónak bizonyult, ebből az is következett, hogy van gravitációs hullám.

– Hogyan jött létre az a hullám, amelyet bemértek?

T. M.: – 1,3 milliárd fényévnyire történt tőlünk: egy 36 és egy 29 napnyi tömegű fekete lyuk fénysebességgel ütközött. A folyamat végén annyi energia sugárzott szét, ami a paksi blokkok éves energiatermelésének 10 a harmincegyedikenszerese (a szorzószám tehát: 1, majd utána 31 nulla – a szerk.). Mindez 1,3 milliárd évvel ezelőtt történt, vagyis akkor, amikor a Földön még csak egysejtűek éltek. A keletkezett energia minimális része most ért el hozzánk, ezt tudták bemérni.

– Földi körülmények között létre lehet hozni a gravitációs hullámot?

G. Á. L.: – Műszer által érzékelhetőt semmiképpen. Olyan energiák nincsenek itt, amelyek ezt okozhatnák. Az univerzum viszont hatalmas, ennek köszönhetően pedig egyre több hasonló észlelésben lehet majd részünk. Olyan ez, mintha nőtt volna hirtelen még egy érzékszervünk, aminek segítségével jobban megérthetjük az univerzumot.

– Sok sci-fi filmből ismerős lehet már az átlagembereknek a fekete lyuk. A Naprendszerben van ilyen?

T. M.: – Nincs. Minden galaxisban van, de a mi Napunk a galaxisunk közepétől messze helyezkedik el.

– De honnan tudjuk, hogy valóban létezik fekete lyuk, ha lényegében a semmiről beszélünk egy olyan távoli helyen, ahová valószínűleg soha nem jutunk el?

Van ott valami

G. Á. L.: – A fekete lyukak körül keringenek a csillagok. Nem látjuk, mi az, csak azt tudjuk, hogy van ott valami, illetve milyen mozgás van a környezetében. Ki lehet számolni a tömegét, és a tulajdonságaira is lehet következtetni.

Számaik az égig érnek. Tápai Márton és Gergely Árpád László szegedi fizikusok mindenben a lényeges elemeket keresik, hogy aztán azokat nyomon követve jósolni tudjanak. Fotó: Kuklis István

– Tehát az is biztos, hogy ami belekerül, az a semmibe veszik?

G. Á. L.: – Igen. Ha az energia összetömörödik, onnan a fény sem tud elszökni. Ebből nincs kijárat. A kis méretű fekete lyukakba egyébként be sem lehet jutni, már a közelükben megsemmisül minden. A nagy méretűbe lehetséges, de később az is fájdalmas véget jelet.

– Olyan dolgokról beszélgetünk, amelyeket a sci-fi filmek már régen a mindennapi emberek szintjére hoztak. Fizikusként mennyire élvezhetők a hollywoodi alkotások?

T. M.: – Vannak, amelyek megmosolyogtatnak. Például az Agymenők nem túl jó sorozat. A Csillagkaput viszont szerettem.

G. Á. L.: – Én A dűnét nagyon nem bírtam, amit viszont Verne leírt, abból sok minden akár valóságos is lehet. A legutóbbi sikerfilm, a Csillagok között viszont például tudományos szempontból teljesen helytálló volt. Mondjuk annak a filmnek az a Kip Thorne volt a tanácsadója, aki a mostani felfedezéshez hozzájáruló kutatás egyik legfőbb támogatója volt.

Kié lesz a Nobel-díj

– Ezer ember vett részt ebben a kutatásban, melyről mindenki azt mondja, Nobel-díjat fog kapni. De kinek ítélik majd oda közülük?

G. Á. L.: – Einstein már nyilvánvalóan nem kaphat érte. A LIGO-berendezést Rainer Weiss álmodta meg, Kip Thorne elméleti szakember támogatta a kutatást, és David Reitze, a LIGO igazgatója is esélyes. De mindenképpen csapatmunka volt ez az eredmény.

– Önök mit tettek hozzá a sikerhez?

T. M.: – A LIGO négyféle gravitációs hullámot keres. Mi pont azzal foglalkozunk, amit most bemértek. A feketelyuk-kettősök mozgását modellezzük, kiszámoljuk a keletkező gravitációs hullámokat és beírjuk a központi keresőprogramba.

– Mennyit dolgoznak?

G. Á. L.: – Tény, hogy ez nem olyan munka, amit a főnök kiad, elvégezzük és hazamegyünk. Meg kell érteni a dolgokat, kételkedni kell mindenben és meg kell oldani a rejtélyeket. Ez pedig este, éjjel, hétvégén, bármikor szükségessé válhat. Van egy vicc, miszerint fizika az, amit a fizikusok éjfél után művelnek. De természetesen ez túlzás. Ha mindig agyalnánk, nem lennénk normálisak.

– A fizika mostanság meglehetősen elhanyagolt terület hazánkban, nem túl vonzó a fiatalok számára. Mi lehet ennek az oka?

G. Á. L.: – Szerencsére ez már nem igaz, megint fellendülőben van ez a tudományág, és remélhetőleg ez a felfedezés újabb lökést ad neki. Az egyetemen szerencsére jó az oktatás: az alapozás mindenképpen, talán a végén lehetne még javítani, mert ott már túl nagy az óraterhelés.

T. M.: – Az általános és középiskolában viszont kevés a természettudományos óra, a gimnázium végén már nincs is fizika. Ennek köszönhetően azok, akik nem kifejezetten fizika szakról érkeznek egyetemre, azoknak meglehetősen hiányos a tudásuk.

G. Á. L.: – Valami nagyon nem működik jól. Miközben a távol-keleti országok verik a világot oktatásban, mi folyamatosan csúszunk le. Ők komolyan dolgoznak, nálunk pedig pótcselekvéssel – például adminisztrációval – töltik ki a pedagógusok azt az időt, amit tartalommal kellene. Ráadásul kevés az oktatásra költhető forrás is: ha a GDP arányában nézzük, lassan afrikai szintre süllyedünk.

Jobban értik a világot

– Miért jó fizikusnak lenni – túl az ilyen sikereken, melyekből azonban emberöltőnként is jó, ha egy akad?

G. Á. L.: – Mert mi jobban értjük a világot.

T. M.: – És mert egyfajta gondolkodásmódot ad. A fizikusnak meg kell találnia mindenben a lényeges elemeket, hogy aztán azokat nyomon követve jósolni tudjon. Ezt a problémamodellezést pedig számos területen lehet alkalmazni – például pénzügyi szektorban is.