A gravitáció megfoghatatlan hullámai

A világ interferometrikus gravitációshullám-detektorai közül kettő - a japán TAMA vállalkozás és az amerikai LIGO laboratórium - az utóbbi időben egy-egy jelentős lépéssel jutott közelebb a nagy célhoz: a gravitációs hullámok észleléséhez.

Ezt az tette lehetővé, hogy Tokió közelében 1999 márciusának végére elkészült a 300 méteres TAMA interferométer, amely azóta is első ezen a kutatási területen. Az elmúlt év szeptemberében egy kéthetes vizsgálat során 160 órán át működött, bizonyítva működőképességét és megbízhatóságát.

Sokkal fontosabb, hogy a TAMA-csoportnak - nem egészen két év alatt - sikerült több mint két nagyságrenddel csökkentenie a zajszintet, egészen a meglepő 10-21-es érzékenységig. (Ez egy alacsonyabb frekvenciatartományban már egészen közel van a tervezett értékhez.)

Az interferometrikus gravitációshullám-detektor érzékenysége analóg egy részecskegyorsító luminozitásával, azaz ütközésgyakoriságával. Minél nagyobb ez az érzékenység, annál nagyobb az interferométer "hatótávolsága", és annál rövidebb az az idő, ameddig egy csillagütközési, illetve robbanási eseményre várnunk kell, illetve kellene.

Hosszú és fáradságos utat kell még megtenniük a gravitációshullám-fizikusoknak, mielőtt reményük lehetne arra, hogy kelepcét állíthatnak e megfoghatatlan hullámoknak. A TAMA-csoportnak javítania kell az interferométerek nagyenergiás érzékenységi görbéjét azzal, hogy növelik a lézerek stabilitását, és energia-visszakeringtető üreget iktatnak közbe.

A hanfordi két kilométeres interferométerrel csak azért kezdte el a LIGO-csapat a munkát, hogy azt teljes operációs állapotába helyezhesse. Ugyanazt a hibaelhárító munkát kellett végezniük, amit korábban japán kollégáiknak. Egész sor ragyogó mérnöki teljesítmény kellett ahhoz, hogy a bajok forrását végül is felderítsék.

Mindeközben a LIGO négy kilométeres interferométerének "idősebb fivérei" sokkal gyorsabban jutottak közel a "tökéletességhez", a LIGO-csapat Livingstonban - a Louisiana-laboratóriumban - végre döntött interferométerének beüzemeléséről. Ezen kívül hamarosan egy további, négy kilométeres interferométert is felavatnak Hanfordban.

A gravitációshullám-kutatások a közvélemény érdeklődése mellett folytak, miközben a GEO-csapat hannoveri, 1200 méteres berendezése készen állt az első vizsgálat beállítására. Végül, de nem utolsósorban a Virgo-csapat az olaszországi Cascinában készülődik interferométer felépítésére.

Közben az adatfeldolgozó rendszer is igen gyorsan fejlődik, a számítógép-specialisták és a gravitációs hullámok elméleti kutatói közös erőfeszítéseinek köszönhetően. A fejlesztés legfőbb célja, hogy a hasznos kozmikus információkat az interferométer háttérzajának óriási tömegéből kihámozzák. Pár éven belül az interferométerek ultraérzékeny fülei figyelnek majd a gravitációs hullámok dalaira, noha az eddigi erőfeszítések kevéssé bizonyultak hatékonynak. Mindenesetre a távolabbra tekintő tervekben az antennák építésére, kiegészítésére kiemelt figyelmet szentelnek. Az évtized második felére már jó néhány - igen nagy érzékenységű - kísérletet terveznek.