11.
helmikuuta vuonna 2016 LIGO-observatorion tutkimusryhmä julkaisi tiedemaailmaa
ravistelevan uutisen gravitaatioaaltojen havaitsemisesta. Havaintoa pidettiin
välittömästi alkaneen vuosituhannen tiedeuutisena ja jopa Nobelin palkintoja
ollaan jo jakamassa tälle tutkimusryhmälle. Tavallinen kansalainen puolestaan
hämmästelee mitä hyötyä tästä nyt sitten taas onkaan kenellekään. Osa meistä,
minä mukaan lukien, on kiinnostunut asiasta, mutta ymmärrys ei riitä
käsittämään asian merkitystä. Tämän vuoksi ajattelin kerätä
gravitaatioaalloista muutaman tiedonmurusen ja vääntää asian pääsisällön
rautalangasta itselleni kirjalliseen muotoon.
Gravitaatioaallot
eivät ensinnäkään ole uusi keksintö. Ilmiön on ennustanut jo Albert Einstein
yleisen suhteellisuusteorian yhteydessä (ja itse asiassa teoria edellyttää
aaltojen olemassa oloa). Niiden puuttuminen aiheuttaisi siten perustavan
laatuisen ongelman suhteellisuusteoriaan. Tämänkertainen havainto aalloista ei
ole ensimmäinen laatuaan siinä mielessä, että niitä on ilmoitettu havaituksi jo
muutamia kertoja aikaisemminkin. Aikaisemmat havainnot ovat kuitenkin
osoittautuneet virheellisiksi. Tällä kertaa havainnot vaikuttavat kuitenkin
varsin luotettavilta ja jos aallot todellakin löytyvät, ovat
suhteellisuusteorian periaatteet vihdoin sadan vuoden jälkeen hyvin varmalla
pohjalla.
Gravitaatioaallot
ovat siis nimensä mukaisesti painovoiman aiheuttamaa värähtelyä, joka tapahtuu
avaruudessa. Voimakkaimmat aallot voivat olla peräisin alkuräjähdyksestä tai
tällä kertaa havaitussa kahden mustan aukon sulautumisessa yhteen. Syntyvät
aallot kulkevat valon nopeudella ja läpäisevät kaiken. Kotikonstein gravitaatioaaltoja
voi kokeilla vaikka seuraavasti. Laita lapset pitämään lakanaa niin, että se
pingottuu riittävän kireälle. Tämän jälkeen pudota jokin painava esine lakanan
keskelle. Kun esine putoaa lakanalle, painuu se raskaan esineen vaikutuksesta
hieman alaspäin. Samalla sen ympäriltä lähtee pieniä aaltomaisia väreilyjä
kohti lakanan laitoja. Mitä painavampi esine, sitä suurempi värähtely ja
painauma. Tällä joustavalla periaatteella käyttäytyy myös avaruus.
Ja
sitten se kysymys… entä sitten? Mitä hyötyä on gravitaatioaalloista? No, eipä
juuri mitään tavalliselle ihmiselle (ainakaan toistaiseksi). Jos kuitenkin
katsoo asiaa hieman laajemmasta näkökulmasta, niin yksi hyvä puoli on tietysti suhteellisuusteorian
todistaminen oikeaksi. Suhteellisuusteoria on nimittäin periaate, jonka mukaan
esimerkiksi nykyaikainen paikannustekniikka on rakennettu. Voimme siis
jatkossakin luottaa siihen, että puhelimien ja navigaattorien GPS-tekniikka
toimii luotettavasti, sillä niiden toiminta perustuu juuri
suhteellisuusteoriasta johdettuihin sovelluksiin. Gravitaatioaaltojen
käyttäminen johonkin hyödylliseen lienee kuitenkin vasta tulevien sukupolvien
asia. Teoreettisella puolella aaltojen havaitseminen antaa kuitenkin
mahdollisuuden täysin uudenlaiseen fysiikkaan, kun gravitaatioaaltojen olemassa
olon vaatimia teorioita voidaan tarkentaa. Samalla tutkimustyössä päästään
esimerkiksi edelleen hieman syvemmälle maailmankaikkeuden alkuun tai vaikkapa
mustien aukkojen tutkimukseen. Vain aika näyttää kuinka merkittävästä asiasta
on loppujen lopuksi kysymys.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti