Feszültség a sötét energia körül – Az mta.hu interjúja Adam Riess Nobel-díjas asztrofizikussal
A szupernóvák szerencsés fizikája, az 1990-es évek gyors technológiai fejlődése és egy zseniális fiatal asztrofizikus – a siker receptjének összetevői, legalábbis a 2011-es fizikai Nobel-díj esetében mindenképpen. Az mta.hu-nak alkalma nyílt megkérdezni az egyik kitüntetettet, Adam Riesst az azóta történtekről. A Magyar Tudományos Akadémián tartott előadása kapcsán a kutatót arról is faggattuk, hogy mi az a feszültség, ami mostanában a sötét energia körül kialakulni látszik.
Ahogy a Magyar Tudományos Akadémián tartott előadásában is említette, a sötét energia természetének ismerete kulcsfontosságú lenne ahhoz, hogy megértsük a világegyetem eredetét és sorsát, valamint a gravitáció működését. De mit jelent mindez a fizika nyelvére lefordítva?
A sötét energia az üres tér, a vákuum gravitációjával kapcsolatos jelenség, a vákuum fogalmát pedig a kvantumelmélet és a kvantummechanika tárgyalja. A kvantummechanika mikroszkopikus léptékű fizika, míg Einstein általános relativitáselmélete (amely viszont meghatározza a gravitációt – a szerk.) makroszkopikus léptékű fizika. Két nagyszerű elmélet, melyek azonban nem működnek együtt – nem rendelkezünk tehát a kvantumgravitáció elméletével. A sötét energia magyarázata azonban megkövetelné, hogy a fizika e két ágát együtt tárgyaljuk. Így hát reménykedhetünk benne, hogy ha megfigyeljük, miként viselkedik az univerzum e két elmélet határán, talán megtudhatjuk azt is, hogyan egyesíthetjük őket. Remélem, egy napon sikerül elméleti áttörést elérnünk – jelenleg azonban a legjobb, amit tehetünk, hogy kísérleteket végzünk. Amikor pedig a világegyetemet vizsgáljuk műszereinkkel, lényegében kísérleteket végzünk. És bizony találunk egyet s mást…
Az előadásában megmutatta, hogy a James Webb űrteleszkóp adatainak felhasználásával hogyan lehet továbblépni. A távolabbi jövőben várható ezen túl valamilyen új kísérlet vagy mérési módszer, mely a sötét energia vizsgálatának szolgálatába állítható?
Létezik egy módszer, amely ha nem is jövőbeli, ám csak néhány éve elérhető. A gravitációs hullámokat vizsgáló létesítményekről van szó – mint a LIGO –, amelyek képesek a világegyetemet már ma is a gravitációs hatások révén érzékelni. Ez javíthatja a jelenleg rendelkezésre álló méréseinket, de olyan egészen új típusú információkhoz is hozzájuthatunk vele, mint a gravitációshullám-háttér. Ez az univerzum kezdeteit leíró kozmikus inflációelmélettel kapcsolatban bővítheti tudásunkat. Olyan, mintha a csillagászok öt érzékét egy hatodikkal egészítették volna ki.
Ezek a mérések már ma elérhetők, vagy ez az új technológia még nem ennyire kiforrott?
Nos, ez olyan, mint Galilei távcsöve. Galilei épített egy távcsövet, és azonnal láthatott néhány olyan dolgot, amit korábban senki. Persze az ember azonnal többet és többet akar látni, de Galilei távcsövének hamar megmutatkoztak a határai. Hasonló a helyzet a gravitációs hullámok mérésével is. Ezért van az, hogy a LIGO-t újra meg újra kikapcsolják, és próbálják javítani az érzékenységét, majd ismét bekapcsolják. Az elmúlt öt évben szerintem nagyjából annyit volt kikapcsolva, amennyit működött. Hamarosan újra bekapcsolják, ez lesz a negyedik megfigyelési időszak.
Igen fiatalon kapta meg a Nobel-díjat. Hogyan változott meg a kutatói karrierje ezután, és hogyan érzi magát, miután elérte azt, amit egy tudós elérhet?
A felfedezés idején 28 éves voltam. (A Nobel-díjat 13 évvel később, 2011-ben kapta meg, de Riess még ekkor is meglehetősen fiatalnak számított – a szerk.) Azonban minden tudós, akit ismerek, imádja a tudományt, és azért választ ilyen pályát, hogy művelje is. Ha a pályájuk elején azt mondanák nekik, hogy soha nem fognak Nobel-díjat nyerni, akkor sem hagynák abba, továbbra is a tudományt művelnék. A Nobel-díj bizonyos értelemben olyan, mint a lottónyeremény. És amikor azt kérdezik: „Nos, mit fogsz csinálni ezután?”, a válaszom csak annyi, hogy folytatom azt a tudományos munkát, amit igazán szeretek. Azt hiszem, a legnagyobb kihívás a Nobel-díj elnyerése után inkább az, hogy az emberek megpróbálnak erről lebeszélni, folyamatosan különféle pozíciókat ajánlva. De én 28 éves voltam a felfedezés idején, és folytatni akartam a tudományos munkát. Ezen a konferencián is ott vagyok a kutatók között, együtt dolgozunk, beszélgetünk a tudományról, kérdéseket teszünk fel, és csak haladok tovább, éppúgy, ahogy korábban is… Talán egyszer megállítanak… (nevet).
Mi lenne a következő nagy lépés a kutatási munkájában?
Az elmúlt években kirajzolódott egy érdekes jelenség, melyet Hubble-feszültségnek nevezünk, ezt szeretném megérteni. Tudni szeretném, mi az oka annak, hogy az univerzumról alkotott új modellünk még mindig nem illeszkedik teljességgel a valósághoz. Tudni szeretném, hogy ennek a sötét energiához, a sötét anyaghoz vagy egy eddig ismeretlen részecskéhez van-e köze. Szeretném tudni, hogy miért nem illeszkednek a dolgok… Voltaképpen azok a dolgok érdekelnek igazán, amelyek nem illeszkednek.
Továbbra is Ia típusú szupernóvákkal foglalkozik?
Szupernóvákkal és Cepheida-változócsillagokkal, hiszen az ilyen típusú csillagok a lagalkalmasabbak arra, hogy méréseket végezzünk az univerzum tágulásáról. Az eredmények azonban jelenleg ellentétben állnak az univerzum megismerésének másik, hasonlóan jó módszerével, az ősrobbanásból visszamaradt sugárzás tanulmányozásával (ez a kozmikus mikrohhullámú háttérsugárzás – a szerk). Az ősrobbanásból visszamaradt sugárzás kiváló képet ad az univerzum állapotáról – de csak röviddel az ősrobbanás utáni állapotról. Lényegében azt hasonlítjuk össze, ahogyan az univerzum kinézett röviddel az ősrobbanás után, kombinálva azzal, ahogyan az univerzumnak mai modelljeink szerint fejlődnie kellene, majd pedig ténylegesen megmérjük a valós képet. Ez utóbbi a fent említett csillagok méréséből adódik. A két eredmény pedig nem egyezik. Nincs szó hatalmas eltérésről, de semmiképp sem elhanyagolható. Az univerzumnak nem kellene törődnie azzal, hogy a kezdetektől a mai pillanatig vagy az időben visszafelé haladva tekintünk rá. Az adatoknak ugyanazt a történetet kellene elmesélniük mindkét esetben, azonban most mégis azt látjuk, hogy eltérés van a kettő között.
Ha valóban ilyen mélyreható változás történt volna az univerzumban, lehetséges, hogy idő közben maguk a fizika törvényei is megváltoztak?
Reméljük, hogy nem ez a helyzet.
Elismerem, hogy a felvetésem könnyű menekülőút lenne…
Van egy kozmológiai elv nevezetű alapvetésünk, amihez kutatóként régóta tartjuk magunkat. Ez egyszerűen azt mondja ki, hogy nincs semmi különleges bennünk, nincs semmi különleges abban, ahol élünk, és semmi olyan különleges nem történik itt, ami ne történne máshol is. Ezt a feltételezést pedig szinte biztosan meg kell tennünk ahhoz, hogy egyáltalán tudományt művelhessünk. Különben, ha a távcsövünkkel az űrt kémlelve találnánk valami érdekeset, minden alkalommal azt mondhatnánk: „Lehet, hogy odaát ez így megy.” Talán ott mások a gravitáció törvényei. Így lassan elkezdhetnénk úgy tekinteni az univerzumra, mint egy tündérmesére, mint valami olyasmire, amit nem érthetünk meg és nem értelmezhetünk a tudomány segítségével. Ezért hát ennek épp az ellenkezőjét tesszük: feltételezzük, hogy mindenütt minden pontosan ugyanolyan, és megnézzük, hogy van-e ennek az egésznek így együtt értelme. És a legtöbb esetben – bár épp az előbb beszéltem egy ellentmondásról – mindennek van értelme. Kutatóként természetesen az eltérésekre összpontosítunk, nincsenek konferenciáink arról, hogy mi minden stimmel. A kozmológiai elv már sok próbát kiállt, jóllehet néhány kolléga időnként felveti, hogy mi van, ha nem érvényes. Ettől, őszintén szólva, kiráz a hideg. Ez majdnem olyan, mintha valamilyen módon bevezetnénk a vallást, és rámondhatnánk dolgokra, hogy „Isten így akarta”. Ez viszont aláásná azt a képességünket, hogy racionális tudósként megpróbáljunk előrelépni az általunk megértett tudományos törvények és kísérletek segítségével. Meghiúsulna ez az egész folyamat, mert minden speciális eset lenne. Tehát mi úgy döntöttünk, hogy nem ezt tesszük, és ez bevált.
Az interjút az MTA készítette
Adam Riess az MTA-n tartott előadásának felvétele itt nézhető meg. A videóhoz elérhető magyar felirat, amelyet a YouTube applikációban a lejátszón jobbra fent a CC ikonnal, asztali webhelyen pedig jobbra lent a kis fogaskerék melletti ikonnal lehet bekapcsolni:
