Lehetséges, hogy a Mátra hegységben épül meg az a hatalmas felszín alatti mûszer, amely az Einstein által elõrejelzett gravitációs hullámokat fogja minden korábbinál részletesebben vizsgálni. A gravitációs hullámok a Világegyetem eddig ismeretlen, viharos arcát mutatnák meg nekünk.

A LIGO gravitációshullám-detektor egyik alagútja az USA-ban. Ebben haladnak azok a lézersugarak, amelyekkel a tér rövidülését próbálják kimutatni
A legfrissebb hírek szerint Magyarország versenyben maradt az Einstein Teleszkóp megépítéséért, mert a szóba jöhetõ tizenegy országból "bejutott az elõdöntõbe". Ennek alapján a Mátra hegység a három legesélyesebb jelölt között van az óriásmûszer helyszínéért. Ezt Rácz István, az MTA KFKI RMKI Gravitációs Osztályának vezetõje, az Einstein Teleszkóp magyar koordinátora mondta el lapunknak.

Újabb részletes beszámolóval rövidesen jelentkezünk rovatunkban a helyszínrõl, az építés környezeti hatásairól és az európai gravitációshullám-kutatásról, a VIRGO-rendszerrõl.
Korábbi információk
Albert Einstein 1916-ban jósolta meg a téridõ görbületének hullámszerûen terjedõ megváltozását, de eddig még nem sikerült kimutatni a gravitációs hullámokat. Pedig ha léteznek, másodpercenként számtalan haladhat át a testünkön.
Az elméletek szerint a gravitációs hullámok nagy tömegû égitestek mozgásakor keletkeznek, és energiát szállítanak el a forrástól. Gravitációs hullámokat bocsáthatnak ki a szupernóva-robbanások, miközben egy csillag magja neutroncsillaggá vagy fekete lyukká omlik össze. Fehér törpék, neutroncsillagok és fekete lyukak ütközése és összeolvadása is keltheti õket, sõt az Õsrobbanás utáni percekbõl származó gravitációs hullámok is létezhetnek.
Közvetett jelenlétüket a PSR 1913+16 jelû pulzár viselkedése alapján sikerült is kimutatni, az igazi áttörés azonban egy gravitációs hullám közvetlen megfigyelése lenne egy földi detektorral. A gravitációs hullámok felfedezése és vizsgálata az Univerzumban lezajlott kataklizmákról, extrém viszonyokról adna információt, köztük a Világegyetem keletkezése utáni pillanatokról is.

A láthatatlan hullámok kimutatása
A szakemberek szerint a gravitációs hullámok felfedezésére 10-20 éven belül kerül sor. A jelenleg is mûködõ gravitációshullám-detektorok mellett már az erre szolgáló mûszerek új generációját is tervezik. Ezek egyike lesz az Einstein Teleszkóp. A mûszer európai együttmûködés keretében épül meg, és több nemzetközi konferencia során készítik elõ a megvalósítását. Ezen a héten budapesten zajlik egy ilyen találkozó, amelynek legfontosabb célja, hogy az eddig felmerült 11 helyszín körül kiválasszák a négy legjobb jelöltet. Erre a legnagyobb esélye Olaszországnak, Németországnak, Spanyolországnak és Magyarországnak van.

"A Világegyetemnek egy teljesen új oldalát pillanthatjuk meg, akár közvetlenül az Õsrobbanás utáni pillanatokat is vizsgálhatjuk majd" - mondta Jacques Colas, az Európai Gravitációs Obszervatórium igazgatója a Magyar Tudományos Akadémián kedden tartott sajtótájékoztatón. Pálinkás József, az MTA elnöke elmondta: eddig az elektromágneses sugárzás különbözõ tartományait (optikai, infravörös, rádió, ultraibolya, röntgen stb.) vizsgálták a kutatók. Az Einstein Teleszkóp révén teljesen új típusú megfigyelésekre nyílna lehetõség, a távoli objektumok eddig ismeretlen oldalai vizsgálhatók a gravitációs hullámokkal.
Jelenleg is mûködnek már a gravitációs hullámokat keresõ mûszerek (interferomérterek) az USA-ban, Olaszországban, Németországban és Japánban. Ezek folyamatos fejlesztés alatt állnak, és valószínûleg a következõ évtizedben felfedezik segítségükkel a gravitációs hullámokat. Az Einstein Teleszkóp építése körülbelül ekkor indul majd meg, és a mûszer 2025-ben kezdheti meg munkáját. Az Einstein Teleszkóp a 2004 óta mûködõ európai VIRGO utódja lenne.

A gravitációs hullámok megfigyelésére készült, jelenleg mûködõ egyik berendezés a VIRGO az olaszországi Arno-folyó síkságán. A VIRGO két, egyenként három kilométer hosszú csõbõl áll. A mérés elve az, hogy amikor gravitációs hullám halad át a rendszeren, a téridõ torzulása révén a csövek hossza enyhén megváltozik, ez pedig a bennük vezetett fényhullámok interferenciája, tehát az egyik fényhullámnak a másikra kifejtett gyengítõ vagy erõsítõ hatása megváltozásaként mérhetõ.

A számítások szerint a két csõ végein rögzített tükröknél a tipikus gravitációs hullámok 10-18 méter nagyságrendû elmozdulást okozhatnak, ami a proton átmérõjének mindössze ezredrésze - ezért nehéz a megfigyelés. A VIRGO egyik legnagyobb technikai kihívása az, hogy a mûszer elszigetelt legyen a külsõ hatásoktól, vagy azokat pontosan monitorozni lehessen - ezek ugyanis olyan rezgéseket keltenek benne, amelyek hamis jeleket eredményezhetnek. A méréseket zavaró tényezõk annál gyengébbek, minél mélyebben van a távcsõ - amit tehát érdemes a felszín alatt felépíteni.

Távcsõ elásott és lehûtött vákuumcsövekkel - talán Mátra gyomrában
A gravitációs hullámok hatására tehát a téridõ enyhén zsugorodik vagy tágul, aminek megfigyeléséhez a távolságokat kell extrém pontosan mérni. Ehhez tükröket és róluk visszavert lézersugarakat használnak - a két tükör között a távolság megváltozását kell azonosítani. Az Einstein Teleszkóp esetében egy 10x10x10 kilométeres háromszög lenne 100-200 méterrel a felszín alatt, és azt vizsgálná, hogy az egyes oldalainak hossza miként változik a rajta áthaladó gravitációs hullámok következtében.

Jelenleg négy nagy esélyes ország van Európában, ahol az Einstein Teleszkópot megépíthetik - ezek egyike Magyarország. A tervek szerint a Mátrában lenne a mûszer.
Az európai uniós kutatás-fejlesztési keretprogramban közel 4 milliárd eurót terveznek az Einstein Teleszkóp megvalósítására. Ennek keretében tíz év alatt egy olyan új kutatási központ épülhet fel hazánkban, amely mintegy 50 évig mûködne. Ha Magyarország nyeri el a megvalósítás lehetõségét, a közeljövõ fejlesztései során minden egyes itthon befektetett magyar forint négy forint külföldi megrendelést hozhat. Az Einstein Teleszkóp létrehozásával hazánk olyan technológiai elõnyre tenne szert szomszédjaihoz és sok európai államhoz képest, amely több évtizeden keresztül biztosítana anyagi hasznot az országnak - hangott el a sajtótájékoztatón.
Bárhol is épül meg, az MTI értesülései szerint a geológiai, szeizmológiai vizsgálat és a végleges döntés elõkészítése várhatóan 2014-2015-ig tart, a helyszín kiválasztása és a részletes, konkrét helyre történõ tervezés pedig 2016-2017-re várható. A szükséges alagútépítési munkálatok 2017-2018-ban kezdõdhetnek, és várhatóan 2022-re készülnek el. Ezt követõen körülbelül 2021-ben indulhat el a vákuumrendszer építése, 2023-tól a pedig detektorok kiépítése zajlik, míg az elsõ adatok 2025-tõl várhatóak.

Magyarok már most a gravitációs hullámok nyomában
A VIRGO-hoz hasonló amerikai LIGO-detektorok üzemeltetését és az adatok kiértékelését a LIGO Scientific Collaboration (LSC) végzi, amelynek több tucat kutatócsoport és mintegy 700 szakember a tagja, közöttük az ELTE-n alapított, Frei Zsolt vezette Eötvös Gravity Research Group (EGRG) is - akik munkáját nemrég részletesen is bemutattuk.
[origo]: Mik a legfontosabb különbségek az Einstein Teleszkóp és a ma használt LIGO között?
F.Zs.: A LIGO a föld felszínén helyezkedik el, két egymásra merõleges karja van, amelyek 4-4 km hosszúak. Ezzel szemben a 2025-re tervezett Einstein Teleszkóp ki fogja használni az addig várható technikai fejlõdést, és felszín alatti, három, egyenként 10 km-es karja lesz. A földalatti helyszín és a technikai fejlõdés miatt 10-szer érzékenyebb lesz, mint a jelenleg mûködõ (most éppen átépítés alatt álló) mûszerek, azaz az ET 1000-szer akkora részét tudja majd megfigyelni az Univerzumnak, mint amire ebben az évtizedben képesek vagyunk. Én asztrofizikusként abban reménykedek, hogy sok eseményt mérhet majd az ET, igazi asztrofizikai obszervatóriumként mûködhet.
Mennyiben kamatoztathatók majd az ET használatában az Önök tapasztalatai, amit a LIGO-nál végzett megfigyelésekkel szereztek?
Mivel mindkettõ földi (azaz nem az ûrbe telepített) eszköz, ezért nagyon hasonló a mûködési elv. Az összes tapasztalatunk használható lesz az ET-nél is. Csoportunkat, az Eötvös Gravity Research Group-ot, amely az ELTE, a Szegedi Egyetem és a debreceni ATOMKI konzorciuma, éppen most hívták meg az amerikai Homestake bányában folytatott kísérletekhez: az általunk fejlesztett és gyártott infrahang mikrofonnal a föld alatti körülményeket fogjuk vizsgálni, azt, hogy egy esetlegesen a föld alá helyezett mérést ilyen zavaró hatások érhetnek. Munkánkkal a magyar közremûködés a harmadik generációs gravitációshullám-detektor fejlesztésében a tevékeny szakaszába lépett.
Az ET készítésekor milyen technológiát vagy módszert lehet majd alkalmazni, amit Önök már kipróbáltak, illetve fejlesztettek?
Minden olyan adatgyûjtési és adatfeldolgozási módszert, amelyet már aktívan folytatunk a LIGO-nál is. Az ELTE tanársegéde, Raffai Péter, illetve a szegedi egyetem docense, Gergely Árpád László már ténylegesen vezetett mérést a LIGO livingstoni lézer-interferométerénél (Louisiana, USA), illetve a teljes csoport aktív az adatkiértékelésben, a tudományos cikkek írásában. Természetesen a már említett infrahang-mikrofon is fontos az ET elõkészítésében. Amint arról a budapesti konferencián is megjelenõ Harald Lück (Hannover) korábban beszámolt, a létezõ akusztikus csatolódást a háttérzaj és a detektor jele között éppen az ELTE munkatársai mutatták ki elõször, éppen Hannoverben, az ottani 600 méteres detektoron 2009 márciusában.

Forrás: Link