Nu, Lisa Pathfinder nu este numele unei fascinante cercetatoare care studiaza teoria lui Einstein pentru a o „imbunatati” sau modifica. Lisa Pathfinder este numele unei sonde spatiale lansata pe 3 decembrie si care va verifica tehnologia ce urmeaza sa fie folosita in spatiu pentru masurarea undelor gravitationale prevazute de teoria relativitatii generale a lui Einstein. Undele gravitationale pana la ora actuala nu au fost masurate si mai multe experimente sunt in cautarea lor.
Undele gravitationale reprezinta vibratii ale structurii spatio-temporale generate de obiecte masive aflate in miscare accelerata. Existenta acestor unde este o consecinta a teoriei relativitatii generale a lui Einstein, teorie care ne arata cum materia spune spatiului cum sa se curbeze iar spatiul spune materiei cum sa se miste. Structura spatio-temporala a Universullui depinde deci de continutul de materiei si de miscarea acesteia.
Undele gravitationale pot fi generate de explozii de supernovae, sau de colapsul stelelor binare de neutroni una spre cealalta. Ce se intampla in acest caz? Vibratii ale spatiului si ale timpului se transmit in Univers si se propaga in toate directiile, fiind resimtite ca vibratii ale dimensiunilor. Ca si cum am sari pe o satea elastica – vibratiile se transmit obiectelor din apropiere care le resimt mai mult sau mai putin puternic, in functie de cat de indepartate sunt de sursa. Masurarea undelor gravitationale este extrem de dificila, intrucat vibratiile induse de explozia unei supernova asupra unui obiect cu lungimea de exemplu de 3 metri au o amplitudine mult mai mica decat dimensiunea unui atom. Din acest motiv cercetatorii incearca sa construiasca aparate mari, sensibile acestor tipuri de vibratii spatio-temporale. Este cazul antenelor gravitationale VIRGI si LIGO (in Italia si in America), care sunt pe baza unor interferometre laser cu lungimea de cativa kilometri si sunt sensibile la explozii de supernovae dn galaxia noastra dar si din alte galaxii apropiate. Pentru viitor insa se doreste realizarea unei adevarate astronomii bazate pe undele gravitationale. La ora actuala ceea ce stim despre Univers este datorat undelor electromagnetice (radio, optice, raze X sau gamma). A avea posibilitatea de a observa Universul cu alti ochi, adica cu undele gravitationale, ar fi extrem de interesant intrucat am putea vedea detalii invizibile cu radiatia electromagnetica. Este acesta unul dintre motivele pentru care cercetatori din diverse tari planuiesc lansarea in spatiu a unei antene gravitationale cu baza de milioane de kilometri. Este vorba despre e-Lisa, un interferometru care, daca totul merge bine, va fi lansat in anul 2034. Pentru a verifica insa tehnologia care urmeaza sa fie folosita in e-LISA cercetatorii au construit si lansat in spatiu un prototip, LISA Pathfinder, cu ajutorul caruia se urmareste verificarea tehnologiilor care sa ne permita masurarea deplasarilor de ordinul a miliarda parte dintr-un metru (nanometru). LISA Pathfinder a fost lansata cu succes in spatiu pe 3 decembrie 2015, din Guyana franceza, cu ajutorul unui lansator Vega. La ora actuala se afla intr-o orbita eliptica in jurul Terrei, cu distanta minima fata de Pament de 200 km iar cea mxima de 1540 km. In urmatoarele luni vor fi utilizate motoarele cu care este dotata sonda pentru a o duce si pozitiona in orbita finala, pe 14 februarie 2016, orbita situata la circa 1.5 milioane de kilometri fata de Terra, in jurul primului punct Lagrange, unde este o situatie de echilibru gravitational intre Pamant si Soare. La bordul sondei se afla un instrument numit LISA Technology Package care are scopul de a demonstra ca doua cuburi de aur si platina sunt in cadere libera si ca precizia cu care se reuseste masurarea acestei caderi cu ajutorul unui laser este cea dorita pentru viitoarea masuratoare prevazuta in e-LISA. La 100 de ani de la articolul lui Einstein dedicat teoriei relativitatii generale vanatoarea undelor gravitationale continua. Dintre toate previziunile teoriei aceasta este cea care pana la ora actuala nu a fost demonstrata experimental. Undele gravitationale, pulsatii spatio-temporale, ne vor ajuta sa studiem Universul, istoria si evolutia acestuia, si sa descoperim poate noi fenomene care sa ne ghideze spre teoria gravitatiei cuantice – cea care ar explica misterul ce se ascunde in interiorul gaurilor negre. Inima Universului bate pe ritmul undelor gravitationale.
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro.