Na sociálních médiích (Twitteru) i fyzikálních odborných blozích bylo brzy po novém roce hodně živo. Vzrušení z možného objevu nové částice na LHC (na jehož vyvrácení/potvrzení si počkáme určitě pár měsíců) se přidala další možná fyzikální „bomba“: první zachycení téměř přesně před 100 lety Einsteinem předpovězených gravitačních vln. Jejich existence vyplývá z Einsteinovy teorie obecné relativity, což zní složitě, ale není. Lze si je snadno představit jako gravitační obdobu třeba světelného (nebo jiného elektromagnetického) záření. V mnoha ohledech jsou si podobné, byť samozřejmě vznikají a působí jinak (doslova natahují/zkracují prostor a předměty v něm), konkrétně při zrychleném pohybu těles. Protože gravitace je ale velmi slabá síla, i gravitační vlny jsou takové. Realisticky zachytitelné vlny vznikají třeba při výbuších supernov či srážkách hvězd. V roce 1974 se to podařilo nepřímo dokázat, když astronomové objevili dvojhvězdu označovanou jako PSR 1913+16. V ní kolem sebe velmi rychle (jednou za 8 h) obíhají dvě velmi hmotné neutronové hvězdy. Jak se ukázalo, hvězdy ztrácí malou část své energie zřejmě právě v podobě gravitačních vln, a tak postupně „padají“ blíže k sobě po stále užší spirále. Zrychlování rotace probíhá téměř přesně tak rychle, jak předpovídá obecná teorie relativity, takže ho lze těžko vysvětlit jinak. Přesto by přímé zachycení gravitačních vln byla bezpochyby velká fyzikální senzace. Není to však vůbec snadný úkol. Poměrně jednoduše bychom s patřičnými přístroji mohli zachytit třeba vlny ze srážky dvou černých děr někde v Mléčné dráze. Takové události se ale nedějí na objednávku, a tak je jedinou možností postavit citlivější přístroje, které dokážou zachytit stopy podobných dramatických událostí z širšího vesmírného okolí. Pro představu: vhodným zdrojem signálů by mohla být třeba kupa galaxií v Panně zhruba 50 mil. světelných let daleko a která obsahuje mezi jednou až dvěma tisícovkami galaxií. Tam by k „velkým“ astronomickým událostem typu srážek malých černých děr či velmi hmotných neutronových hvězd mělo docházet relativně často. Na Zemi budou jejich projevy ovšem téměř neznatelné. Odborníci pro představu uvádějí příklad srážky dvou neutronových hvězd a vytvoření černé díry v Panně by mělo vzdálenost mezi Zemí a Sluncem zhruba o vzdálenost odpovídající průměru jednoho atomu. Ale takhle miniaturní událost prý dnešní detektory dokážou zachytit – byť jenom dva. Laser a vakuum v tunelu Jde o zařízení označovaná LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, tedy laserový interferometr pro pozorování gravitačních vln). Stojí v amerických státech Washington a Louisiana a jde o velké stavby, které připomínají při pohledu ze vzduchu vlastně velké písmeno L, jen s oběma rameny stejně dlouhými. Tvoří je vakuové tubusy s délkou zhruba 4 km, kterými během experimentu probíhá tam a zpět laserový svazek. Paprsek vychází z jednoho bodu, pak se zrcadlem rozdělí do obou tubusů. Na konci každého z nich se odrazí a vrátí zpět do „paty“ písmene L, kde se pak lasery z obou ramen protnou. Kdyby paprsky proletěly úplně stejnou dráhu, musely by v tomto místě jejich vlny být ve zcela shodné fázi (v podstatě by se měly jejich sinusoidy jednoduše zase „složit“ do sebe), a paprsky by se měly znovu zcela harmonicky „sečíst“ do nové vlny. Pokud ovšem experimentem projde dostatečně silní gravitační vlna, tak se délky obou ramen zcela nepatrně změní, a oba laserové paprsky se tedy potkají v trochu jiné části své fáze. Výsledný paprsek by tak měl mít jinou intenzitu než v ideálním případě. Zní to relativně prostě, ale v praxi není. Ve výsledcích se objevuje celá řada nejrůznějších šumů, které se musí více či méně pracně odfiltrovat. Může to být průjezd auta, tepelný pohyb zrcadla nebo projevy některých kvantových jevů. LIGO prý dnes dokáže zachytit změny rozměrů řádové kolem 1:1022. LIGO pracoval už v letech 2002 až 2010, ale tehdy byla jeho citlivost nižší a žádné stopy gravitačních vln nezachytil. Od září 2015 je v provozu jeho modernizovaná verze (Advanced LIGO). Přibližně tak platí, že detektor LIGO by měl dnes zachytit změny s přesností jedné tisíciny průměru jednoho protonu, a během několika dalších let by měl dosáhnout citlivosti zhruba o řád vyšší. To by podle předpovědí teoretiků mělo stačit, aby poměrně bezpečně rozeznal gravitační stopy velkých kosmických událostí. Podle některých fyziků už byla jeho dnešní citlivost více než dostatečná. V lednu se na Twitteru objevila zpráva známého fyzika Lawrence Krausse, podle kterého LIGO už od svého znovuuvedení do provozu dokázal uspět. Informaci už prý má z několika zdrojů. Stejné zvěsti od jiných zdrojů má údajně také fyzik a blogger Luboš Motl a několik dalších fyziků. Podle něj je dokonce už připraveno oficiální oznámení o objevu na 11. února. Vedení projektu zatím odmítly podobné zvěsti jakkoliv komentovat. Podle něj ještě neproběhla analýza dat z prvního běhu experimentu, který oficiálně skončil 12. ledna. První výsledky z něj budou nejdříve v únoru. Pokud budou pozitivní, o nositeli Nobelovy ceny v příštím roce bude s velkou pravděpodobností rozhodnuto. Může být i lépe Jedinou slabinou výsledků LIGO (a možná i jeho letos na podzim také po modernizaci spouštěného menšího protějšku Virgo) je to, že jejich měření budou vždy plná šumu. Pozemské detektory gravitačních vln to ani jinak nedokážou. Nebudou tak moci například podrobně zkoumat podobu vln, která by jim mohla dovolit nahlédnout do jinými metodami nedostupných míst se zcela extrémními podmínkami, jako jsou například černé díry. V tomto ohledu by mohl být přínosnější velký evropský projekt družic eLISA, který také v současnosti prochází kritickou fází. Jde o sestavu tří satelitů, které by měly být umístěny v prostoru zhruba milion kilometrů od sebe a vytvářet tak velmi podobné zařízení (tedy interferometr), jaké na Zemi představuje třeba LIGO. Družice jsou unikátní zařízení s neuvěřitelným jemným a přesným systémem manévrování. V prosinci do kosmu odstartovala sonda LISA Pathfinder, na které by se tato zcela nová technologie měla od března začít podrobně otestovat. Její případný úspěch by otevřel možnost startu „ostré“ mise. Ale to je téma, ke kterému bychom se rádi vrátili v brzké době dalším článkem.
