A 2016. évi fizikai Nobel-díjról: Egy csavaros történet - hogy kerül a topológia a szilárdtestfizikába?
2016 november 28., 14:20
Túllépett a fizika a Nobel-díjon?
4 észlelt jel, 3 műszer, 2 konzorcium, 1 Nobel-díj.
Az idei fizikai Nobel-díj nem okozott nagy meglepetést: a Svéd Királyi Akadémia a gravitációs hullámok felfedezéséért ítélte oda a terület három kiválasztott úttörőjének. Nagyon sokan már tavaly is ezt a bejelentést várták, aztán a 2016-ban elhangzottak után mindenki pislogott, mint hal a szatyorban, hogy egyáltalán mit jelentek azok a szavak, hogy „az anyag topológiai fázisváltozásai”. De idén már nem volt ilyen meglepetés.
40 évnyi munka és küzdelem után 2015-ben sikerült először érzékelni magának a téridőnek a hullámzásait. Azóta további három (és fél) alkalommal detektálta a két amerikai LIGO, és legutóbb már az európai VIRGO obszervatórium is, ahogy több tíz naptömegnyi fekete lyukak felfalják egymást az Univerzumban, miközben a Nap teljes tömegének többszörösét kitevő anyagot energiává alakítanak át.
Einstein és az általános relativitás: újabb pipa.
Azt, hogy gyorsuló tömegek hatására magában a téridőben is hullámok keletkezhetnek, egyenes következménye volt az általános relativitásnak. Csakhogy a matek azt is kiadta, hogy ezek elképesztően gyenge hullámok, és a legnagyobbak kivételével reménytelen a megfigyelésük. Csillagászok aztán már indirekt módon kimutatták, hogy létezhetnek: egymás körül keringő pulzárok lassulása pontosan úgy nézett ki, mintha a perdületüket gravitációs hullámokká alakítanák át. Russell Hulse és Joseph Taylor kaptak is érte egy Nobelt, még 1993-ban. De ez csak közvetett bizonyíték volt.
Az első közvetlen méréseket Joseph Weber kísérelte meg, óriási, tömör fémhengerekkel, az 1960-1970-es években. Ezek bizonyos frekvenciájú hullámoktól rezonálni kezdtek volna, amit piezoelektromos érzékelőkkel próbált meg érzékelni. Hamarosan mások is csatlakoztak hozzá: Kip Thorne, Rainer Weiss, Ronald Drever és Vlagyimir Braginszkij váltak a gravitációs hullámok vezető neveivé. Ők hamarosan rájöttek, hogy a fémrudas műszerek zsákutcák, és új módszerhez nyúltak: az optikai interferometriához.
A gravitációs hullámok nagyon gyengék, és nem sok módon lehet kimutatni őket, hiszen a legtöbb klasszikus mérőműszer együtt hullámzik a téridővel. Egy jó jelölt a fény: mivel a sebessége adott közegben állandó, ha az a közeg összemegy, gyorsabban érnek egyik pontból a másikba. Tükrök között oda-vissza pattogtatva a fényt pedig elég nagy úthosszt létre lehet hozni, hogy az egyetlen protonnál is nagyságrendekkel kisebb változást felnagyítsák érzékelhető méretűvé. Ebből az ötletből született meg, a Caltech és az MIT együttműködésében a LIGO projekt, Thorne, Drever és Weiss vezetésével, a nyolcvanas évek végére.
De egy dolog az ötlet, és egy másik ténylegesen megépíteni több km-es karhosszú, szuperpontos interferométereket. A kilencvenes évek elején a LIGO egyik válságból a másikba esett, nem jöttek az eredmények, és a finanszírozás is akadozott. 1994-ben aztán Barry Barish vette át az igazgatói széket, és gatyába rázta a projektet. Megindult két detektor építése, és egyre csak bővült a létszám. A kétezres években további nagy nevek csatlakoztak hozzájuk, mind elméleti, mind kísérleti oldalról (egy személyes visszaemlékezés olvasható itt).
Éppen csak a gravitációs hullámok nem jöttek.
De ez sem szegte a kutatók (és a finanszírozók) kedvét. A LIGO-t az 2002-ben beüzemelték, jelek továbbra sem jöttek, de amíg mért, már tervezték is a további fejlesztéseket. Majd 2010-ben leállították, a tudósok leírták szakcikkekben, mik azok a jelek, amiket képesek lettek volna detektálni, de nem tudtak, tehát nincsenek, vagy nincsenek elég közel, a mérnökök pedig dolgoztak. (Személyes kedvencem ez az eredmény, miszerint a Rák-ködben lévő pulzáron nem lehetnek 1 méternél nagyobb szintkülönbségek. EGY. MÉTERNÉL. NAGYOBB. Őrület.)
Aztán jött a következő kör, 2015-ben bekapcsolták az Advanced LIGO-t. És bumm: már meg is volt a jel. Léteznek több tucat naptömegnyi fekete lyukak, és meg is eszik egymást. Ahogy mondani szokás, a többi már történelem.
Így jutottunk el 2016-ig. Mindenki várta, hogy a királyi akadémia kihirdeti a LIGO három atyja, Thorne, Drever és Weiss nevét, de nem tette. A sors fintora, és a Nobel egyik igazságtalansága, hogy Ronald Drever néhány hónappal később, 2017 márciusában meghalt. Nobelt pedig nem lehet posztumusz odaítélni. Így 2017-ben Barry Barish lett helyette a harmadik díjazott.
Túllépett-e a tudomány a Nobel-díjon?
A LIGO vezetőinek díjazása pedig újból, gyakorlatilag már menetrendszerűen felkorbácsolta a kutatók Nobel-díjjal kapcsolatos ellenérzéseit. (Egy releváns vélemény: The Absurdity of the Nobel Prizes in Science.) És az okok közül csak az egyik, hogy posztumusz nem lehet odaítélni a díjat, így ha túl sokáig vakarózik egy témán az akadémia, akkor egyszerűen elszalaszthatja a lehetőséget – ahogy az megint megtörtént. Ott van még az elképesztő egyoldalúsága, amiben a fizika díj verhetetlen: 207 díjazottból mindössze 2 (kettő) nőt sikerült felmutatni (Marie Curie, 1903; Maria Goeppert Mayer, 1963). Egyetlen évben is több díjazottat szoktak megnevezni, mint ahány nőt sikerült eddig, pedig díjazni lenne – lett volna – kiket.
De még inkább szembe megy a modern tudományos munka alapvetéseivel a maximum három díjazott intézménye. Száz éve sem volt igaz a Magányos Zseni toposza, éppen csak az volt elfogadott gyakorlat, hogy „alacsonyabb rangú” szereplők, például asszisztensek, észlelők, kalkulátorok, de még tudós feleségek sem mindig kerültek be a publikációk szerzői közé. Manapság pedig a nagy eredmények mögött nem hogy néhány háttérember, de gyakran kutatók százai, sőt több ezer fős konzorciumok állnak, és ez igaz a LIGO-ra is.
A Nobel-díj ugyan még mindig a tudomány ünnepe, de egyben rémesen el is torzítja azt a képet, amelyet a közvélemény a tudományos világról vagy annak elitjéről kap. Tehát nem mindig azokat ünnepeljük, akik arra legjobban rászolgáltak. Mi legyen például a rivális kutatókkal, kutatócsoportokkal, akik egymást hajtják előre, és vagy egyikük, vagy másikuk, vagy mindegyikük eredményt ér el? 2013-ban a Higgs-bozon kapcsán maga Peter Higgs jelentette ki, hogy valójában három helyett hatfelé kellene osztani a díjat az összes felfedező között, és ebben még nincs is benne az egészet később kísérletileg igazoló CERN.
Brian Schmidt, egy másik Nobel-díjas, egy nagy csillagászati díjnál addig járt a bizottság nyakára, amíg mind az 51 részvevő kutató egyenlő elismerést kapott.
És végül: ha a Nobel-békedíjat oda lehet ítélni szervezeteknek, akkor a tudományos díjakat miért nem? Hiszen a jelenlegi szabályok sem követik Alfred Nobel akaratát, aki egy személynek az előző évben tett felfedezéseit kívánta díjazni. Nem legfeljebb háromét, gyakran évtizedekkel korábbról. Ha ennyit lehetett hajlítani a szabályokon, akkor miért ne lehetne tovább is? Ha valamire, akkor a reformra igencsak megérett a tudomány legfontosabb díja.
És akkor az olyan, tényleg úttörő eredmények, mint az Univerzumra teljesen új ablakot nyitó gravitációs hullámok felfedezése mögött álló kutatók még méltóbb elismerésben részesülhetnek. Úttörők és megvalósítók egyaránt.
Kommentek
Közösségünk messze túlnyomó többségének jószándéka és minden moderációs igyekezetünk ellenére cikkeink alatt időről-időre a kollégáinkat durván sértő, bántó megjegyzések jelentek meg.
Hosszas mérlegelés és a lehetőségeink alapos vizsgálata után úgy döntöttünk, hogy a jövőben a közösségépítés más útjait támogatjuk, és a cikkek alatti kommentelés lehetőségét megszüntetjük. Közösség és Belső kör csomaggal rendelkező előfizetőinket továbbra is várjuk zárt Facebook csoportunkba, a Közértbe, ahol hozzászólhatnak a cikkeinkhez, és kérdezhetnek a szerzőinktől is.