Fizicianul care a confirmat Big Bang-ul – la Timișoara

Robert Wilson, care împreună cu Arno Penzias de la Bell Labs a a descoperit radiația cosmică de fond cu antena din imagine, din Holmdel, NJ, a demonstrat practic teoria Big Bang (Foto: John Munson/The Star-Ledger)

Născut în 1936, educat la Rice și la Caltech, pasionat de mic de radio transmisiuni, inginerie și instrumente toate felurile, Dr. Robert W. Wilson a obținut în 1978 premiul Nobel pentru Fizică, împreună cu Arno Penzias, pentru descoperirea în 1964 a radiației cosmice de fond, cu implicații majore pentru astrofizică.

A fost o descoperire accidentală, cu o poveste demnă de un roman, iar autorul ei a vorbit despre ea în timpul recentei sale vizite în România.

El și colegul lui tocmai asamblaseră un radiometru de precizie și au descoperit că nivelul de zgomot era mult mai mare decât se așteptau − când ar fi trebuit să fie mai mic, având în vedere dimensiunile generoase ale antenei și faptul că era izolată de pământ mult mai bine ca alte aparate similare. Instrumentul de referință, pe bază de heliu lichid, indica și el același lucru.

Ce să fie cu acest zgomot, înregistrat în microunde?

Timp de nouă luni, Wilson și Penzias, care lucrau pentru Laboratoarele Bell, au căutat să vadă de unde provenea, inclusiv curațând antena de cuiburi și găinați de porumbei, tapetând interiorul cu aluminiu și eliminând ca sursă, pe rând, Pământul, Soarele și alte galaxii.

Antena lor de 6 metri, Horn Reflector, fusese utilizată o singură dată, pentru a capta vocea președintelui Eisenhower în ceea ce devenise prima transmisiune radio prin satelit, iar cei de la Bell Labs consideraseră că ar putea fi folosită și la cercetare. Putea face măsurători pe care alții nu aveau cum să le facă, înregistrând puterea supernovei Casiopeea A la frecvența de 1 GHz și căutând un halo în jurul Căii Lactee.

„După nouă luni de calibrare și perfecționare a receptorului, eliminasem orice sursă de zgomot la care ne puteam gândi. Dar continuam să credem în legile fizicii, deci explicația trebuia să fie undeva”, a povestit Robert Wilson în fața unui public format din studenți, profesori și jurnaliști la Universitatea Politehnică din Timișoara.

O conjunctură a făcut ca Arno Penzias să se întâlnească în avion cu un fizician care, auzind de căutările lor, le-a spus că „nu există halo în jurul galaxiei” și că ar trebui să ia legătură cu Bob Dicke de la Universitatea Princeton, aflată în vecinătatea Laboratoarelor Bell.

Echipa lui Dicke estimase deja că enorma cantitate de radiații emisă după Big Bang s-ar fi răcit între timp, dar ar fi trebuit să fie încă prezentă: „Ar trebui să fie microunde la ora asta”, le-ar fi spus Dicke lui Wilson și Penzias.

Wilson și Penzias și-au dat seama că undele înregistrate de ei pe lungimea de 7,35 centimetri erau de fapt CMB, radiația cosmică de fond, o relicvă a primelor pulsiuni ale universului. Radiația era aceeași oriunde ar fi fost măsurată în spațiu și confirma teoria Big Bang-ului.

„Uneori este mai simplu să faci un calcul decât să faci experimentul. Cei de la Princeton au fost de acord că noi reușisem să facem măsurătoarea pe care doriseră ei să o facă. Am scris două lucrări separate” a povestit Wilson. În 1965, Un jurnalist de la New York Times a publicat știrea despre descoperirea lui Wison și Penzias pe prima pagină a ziarului. Nobelul a venit în 1978.

După cum a explicat fizicianul, „e nevoie de o minte pregătită ca să înțelegi ce ai găsit, dar e nevoie și de noroc ca să te afli la locul potrivit, la momentul potrivit”.

*

Împreună cu studenții timișoreni. Foto: HISE
Împreună cu studenții timișoreni. Foto: HISE

La Timișoara, unde s-a aflat pe 26 și 27 octombrie 2016 la invitația Inițiativei Honeywell pentru Știință și Inginerie (HISE), octogenarul zâmbitor și atent a ținut o prelegere despre cum s-a creionat istoria Universului, începând cu Teoria relativității publicată de Einstein în 1915 și încheind cu misiunile COBE și Planck, care au obținut imaginea completă a radiaței cosmice de fond.

La întrebările timișorenilor, Bob Wilson, cum este cunoscut laureatul Nobel printre colegi, a vorbit și despre îngrijorările sale.

Prima ar fi una de mediu: „Sper ca oamenii din Statele Unite să se trezească și să înțeleagă că trebuie să ne producem energia diferit, altfel, în următorii 100 de ani vom ajunge să trăim într-un furnal”, a avertizat fizicianul.

Și scăderea interesului pentru știință la noile generații din lumea întâi i se pare lui Wilson o îngrijorare îndreptățită.„Obișnuiam să îmi fac și eu griji, când vedeam că toți cei ieșiți cu titluri de doctori la Princeton se duceau să lucreze pe Wall Street. Dacă vrei să faci o groază de bani, probabil că nu vei lucra în domeniul științei și ingineriei, dar și aicl există o mulțime de oportunități”, a spus el.

Laureatul Nobel crede că va fi mereu nevoie de oameni „care să știe să facă lucruri, nu să plimbe banii de colo-colo” și speră să apuce să vadă o societate mai bogată, mai automatizată, une va fi mai puțină nevoie de oameni needucați și mai multp nevoie de oameni pricepuți din știință și inginerie, care să se ocupe de automatizare, mai puține munci grele și o viață mai bună.

Întrebat despre descoperirile științifice actuale, făcute de echipe uriașe cu bugete enorme, comparativ cu cea pe care a făcut-o în doi, Wilson a spus că o echipă mică poate fi foarte eficientă, dar nu totdeauna suficientă. „Trebuie să spun totuși că la Bell Labs aveam o echipă foarte mare în spate, o mulțime de oameni care ne puteau ajuta, o mulțime de tehnologiii la îndemână, atelier la dispoziție și resursele ca să facem ceea ce voiam să facem”, a completat el.

„Cred că pe măsură ce știința se dezvoltă într-un anumit domeniu, instrumentele simple cu care, poate, s-a lansat domeniul respectiv nu mai sunt adecvate. Noi am făcut descoperirea inițială cu un aparat care fusese construit pentru altceva. Astăzi, un bun prieten care e prieten la Harvard și-a pus clasa să măsoare radiația cosmică de fond cu un aparat făcut dintr-un receptor TV satelit și o antenă simplă, au cheltuit poate 50.000 de dolari, ceva foarte ușor de făcut. Dar ca să poți obține imaginea pe care am văzut-o (harta radiației cosmice de fond în univers a misiunii Planck, n.n.), investiția este uriașă, Agenția Spațială Europeană a cheltuit foarte mult să pună pe orbită satelitul Planck și o mulțime de oameni au contribuit la proiect. Cred că așa merg lucrurile. Ai o știință nouă, poți face o descoperire nouă cu mijloace simple. Dar când se dezvoltă și pe măsură ce înțelegi mai mult, proiectele devin tot mai mari și mai curând te îndrepți spre ceva nou”, a conchis Wilson.

O misiune NASA și una a Agenției Spațiale Europene, încheiată în 2013, au înregistrat radiația cosmică de fundal obținând aceste două imagini ale Universului. Foto: NASA
O misiune NASA și una a Agenției Spațiale Europene, încheiată în 2013, au înregistrat radiația cosmică de fundal obținând aceste două imagini ale Universului. Foto: NASA

*

Iată întrebările la care a răspuns Bob Wilson pentru National Geographic România

Am admirat cum ați lucrat cu echipa concurentă de la Princeton. Considerați că acum în cercetare există un exces de competitivitate care ține oamenii pe loc în loc să îi inspire?

Da există o oarecare tendință în sensul ăsta.  Cred că cele mai bune rezultate sunt când toată lumea publică ce a descoperit. Dar uneori oamenii mai așteaptă, ca să poată obține mai mult credit pentru ceea ce urmează. Mă tem că și sistemul de patente din SUA poate avea acest efect, pentru că cercetătorii încearcă să patenteze decoperiri și nu-i mai lasă pe alții să utilizeze cea mai directă cale. Sper cumva că majoritatea cercetătorilor sunt deasupra acestor chestiuni, cel mai adesea, dar știu că oricine are egoul său.

De ce abilități și trăsături personale ai nevoie ca să reușești în cercetarea de vârf?

Probabil că oameni diferiți vin cu calități diferite. Eu și Arno eram foarte diferiți, el avea imaginea de ansamblu, eu mă concentram pe detalii și aveam grijă ca totul să fie precis, iar împreună formam o echipă bună. Cred că e importantă curiozitatea: dacă se întâmplă ceva, să încerci să înțelegi, asta e esențial pentru știință. Și perseverența. Noi am continuat să cercetăm. Alți oameni văzuseră și ei ceva dovezi, dar au făcut alte lucruri, în timp ce noi nu ne-am oprit până n-am găsit explicația. Sunt sigur că echipa de la Princeton n-a fost prea bucuroasă (dar am sfârșit prin a avea o relație excelentă cu Jim Peebles și Todd Wilkinson).

Sunteți cercetător la Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian din Cambridge, Massachusetts. Care sunt preocupările dumneavoastră actuale?

În prezent fac în special inginerie, la telescoapele din Mauna Kea care explorează regiunile unde se formează stele.

În 1970, Arno și cu mine am descoperit monoxid de carbon în norii interstelari.  Cu detectoare cu unde milimetrice se pot urmări o serie de molecule foarte ușor. S-a dovedit că acești nori sunt foarte reci și că hidrogenul, care e principala lor componentă, nu radiază energie. Așa că am folosit CO ca un fel de indicator. Poți urmări monoxidul de carbon, și știi că hidrogenul e acolo, cu el. Și o cantitate mare a fost depistată în jurul acelor nori, unde se nasc stelele tinere. Iar cu aceste tehnici și cu instrumentele pe care le-am dezvoltat am ajuns să descoperim un număr de lucruri noi.

Acum mă ocup ca instrumentele să funcționeze bine. Ele au fost construite cu tehnologia anilor ’90. La ora actuală există un telescop mult mai mare în nordul Chile și încercăm să menținem o nișă în care să avem un avantaj. Așa că folosim tehnologie modernă pentru a reface lucrurile – iar eu pur și simplu mă distrez. Am făcut programare la toate părțile în mișcare din rețeaua noastră de telescoape. Îndreptarea antenei către partea de cer pe care vrei să o observi − eu am făcut programarea.

Sunteți implicat în cercetările cu Telescopul Event Horizon?

Da. Unul din lucrurile pe care le-am făcut cu rețeaua noastră, care e foarte bine plasată în Hawaii, a fost să o folosim ca pe o antenă unică, utilizând toată capacitatea ei de colectare de date. Așa se poate face ceea ce numim interferometrie cu bază foarte lungă. Noi înregistrăm un semnal, cei din Chile înregistrează un semnal, la Polul Sud se înregistrează un semnal, și în vestul Statelor Unite – toți în același timp. Iar dacă le pui împreună, obții o imagine care ar fi putut fi determinată de un telescop de această dimensiune – cât distanța din Hawaii la Polul Sud.

Pentru anumite măsurători, e ca și cum asta ar fi dimensiunea reală a telescopului. Nu s-ar putea construi niciodată ceva așa de mare. Ăsta e avantajului rețelelor de telescoape, poți avea un telecop de mare rezoluție, capabil să vadă detalii mai fine decât cel mai mare telescop care s-ar putea construi.

Așadar sunteți pe urmele materiei întunecate și a undelor gravitaționale?

Da.

Și ați găsit ceva?

Nu! (râde)

Dar după aceste salturi tehnologice cu COBE și Plank, care e următoarea frontieră pentru radiația cosmică de fond?

Fotonii pe care îi vedem azi în radiația cosmică de fond sunt cei care nu au întâlnit nici o formă de materie de la 380.000 de ani după Big Bang. Cei care au întlnit materie au fost absorbiți. Unii fotoni au întâlnit particule de energie și au fost deviați un pic, alții au fost deviați de gravitație, dar majoritatea nu.

Cred că următoarea frontieră este polarizarea radiației cosmice de fond. Dacă am găsi polarizarea, ar însemna că gravitația este cuantizată.

Recent s-au descoperit radiații gravitaționale de la două găuri negre care s-au contopit. Undele gravitaționale au fost înregistrate de două detectoare. Dacă am găsi această polarizare, ar demonstra că fluctuațiile cuantice de la începutul universului au lansat unde gravitaționale care în timpul inflației s-au extins și și-au lăsat amprenta pe radiația cosmică de fond. Ar fi o ultimă dovadă a inflației dar și dovada că gravitația este cuantizată. Deși toată lumea se așteaptă să fie așa, nimeni nu a venit cu o teorie a cuantizării gravitației.

Dar există și aplicații ale radiației cosmice de fond sau e o chestiune pur teoretică?

Nu există. E ceva aproape religios. Fiecare civilizație si-a creat propria cosmogonie iar noi avem una susținută de observație și știință, nu inventată din capul cuiva.

Vă tulbură sau vi se pare neobișnuit să fiți întrebat despre contribuția Creatorului după o prezentare de știință pură ca aceea pe care ați ținut-o la Timișoara? 

Mă aștept să se întâmple. Există mulți oameni religioși care vor să creadă că există un Creator. Dar nu văd cum ne-ar putea asta ajuta să înțelegem cum s-a format Universul.

– a consemnat Domnica Macri

 

31 octombrie 2016



Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*