رؤیت ماهیت اولین لحظات تولد جهان/ امواج کیهانی را شکار می کنیم

- نیروی گرانشی یکی از تمام نیروهای حاضر در طبیعت است که از مدتها قبل آن را می شناسیم. یکی از خصوصیات مهم این نیروها را گالیله در آغاز قرن هفدهم شناسایی کرد و نشان داد که تمام اجرام آسمانی در سقوط آزاد یک شتاب دارند. در پایان همان قرن، نیوتن قانون گرانش جهانی را اثبات کرد و سرانجام انیشتین با تئوری نسبیت عمومی خود، اتصال میان میدانهای گرانشی و ساختار فضا- زمان را به اثبات رساند. تئوری انیشتین وجود امواج گرانشی را پیش بینی می کند و نشان می دهد که این امواج با سرعت نور در فضا پراکنده می شوند و می توانند در طول زمان در فضا حرکت کنند و به ما برسند. بنابراین حتی امواج گرانشی برانگیخته از لحظه بیگ بنگ نیز می توانند در میان سایر امواجی هر روز به زمین برخورد می کنند وجود داشته باشند و ما در پروژه "ویرگو" در انتظار شکار این امواج هستیم. اما تاکنون ما تنها توانسته ایم حضور این امواج را اثبات کنیم و همکاران ما در بخش آمریکایی پروژه در کشفی که نتایج آن در مجله نیچر منتشر شد توانستند امواج گرانشی لحظاتی پس از بیگ بنگ را در سطح فوقانی انفجار بزرگ ثبت کنند.

* ویرگو چگونه ساختاری است؟

- ویرگو در حقیقت دستگاه تداخل سنج لیزری امواج گرانشی است. این ساختار در مجموع از دو لوله بسیار بزرگ که طول هر یک سه کیلومتر است تشکیل شده است. این دو لوله به صورت دو بازوی به هم متصل یک اهرم در دو جهت غربی و شمالی در فضایی که تقریبا هیچ صدایی در آن نیست در داخل دو تونل امتداد یافته اند. در دو بخش انتهایی این تونلها دو مرکز ویژه حسگرهای با حساسیت بسیار بالا به تمام اصوات و امواج وجود دارد و یک ساختمان مرکزی نیز در محل تداخل این دو بازو قرار دارند که دستگاههای لیزر، دستگاههای لرزه نگار امواج زمین لرزه ای زمین و آینه های بازتابش کننده امواج در آن واقع شده اند. در یک ساختمان دیگر هم سالنهای کنترل امواج وجود دارند که به صورت لحظه ای تمام امواجی را که حسگرها دریافت می کنند بررسی می کنند.

یکی از تصاویر نمای بیرونی تونل

* عملکرد این دستگاه چگونه است؟

- با نگاهی ساده به نمونه مدل این دستگاه می توانید ببینید که در ساختار مرکزی، دستگاه تداخل سنج امواج، لیزر را به یک آینه بزرگ گسیل کرده و این آینه امواج را به دو بازوی لوله بازتابش می کند. لیزر در طول لوله ها (هر یک به طول سه کیلومتر) حرکت کرده و به آینه های مجهز به حسگرهای دو سر انتهایی تونل برخورد می کند و این عمل مرتب تکرار می شود. حرکت رفت و برگشت لیزر موجب می شود که امواج تداخل کنند و دستگاه تداخل سنج تمام این تداخلها را ثبت کند. در حقیقت دستگاه تداخل سنج "مایکل سان" (Michelson) که در بخش اتصال دو بازوی لوله ها قرار گرفته است به تفاوتهای طول موج بسیار حساس بوده و بنابراین برای شناسایی امواج گرانشی بسیار ایده آل است. ویرگو به امواج گرانشی در یک طیف وسیع بسامد از 10 تا 10 هزار هرتز حساس است. این حساسیت بالا می تواند تداخل امواج گرانشی حاصل از تمام اجرام آسمانی را نشان دهد. لیزر در داخل تونل در طیف مادون سرخ است و با چشم دیده نمی شود. 

تصویر نمونه مدل عملکرد دستگاه

* آیا در اینجا دستگاههای دیگری هم برای ثبت امواج وجود دارند؟

- بله در اینجا دستگاههای دیگری هم وجود دارند که عملکرد بیشتر آنها مکانیکی است. به طوری با انجام حرکات مکانیکی برای مثال لرزش به صورت عمودی و یا افقی امواج مختلف را ثبت می کنند. یکی از این دستگاههای مکانیکی "جداسازنده امواج زمین لرزه ای" نام دارد که امواج زمین لرزه ای عمودی را ثبت می کند. در حقیقت حرکات زمین بسیار بیشتر از آن چیزی است که با ما بتوانیم آنها را به صورت طبیعی احساس کنیم.

 * بنابراین ساختار ویرگو همچنین می تواند برای درک و شناسایی امواج زلزله نیز مورد استفاده قرار گیرند؟

- بله. اما هدف اصلی ویرگو شناسایی امواج گرانشی کیهانی است. این دستگاهها تمام امواجی را که از زمین و هوا دریافت می کنند ردیابی می کنند. بسامد برخی از این امواج بسیار به هم نزدیک است و در برخی موارد امکان تفکیک آنها وجود ندارد. اگر ما امواج مشکوکی دریافت کنیم که تنها دستگاههای لرزه نگار آنها را ثبت کرده باشند و نشان دهند که این امواج مروبط به یک زلزله هستند می توانیم به مراجع مربوطه اطلاع دهیم. 

تصویر نمای داخلی تونل