Dr. Vasúth Mátyás bevezetőjében utalt arra, már Einstein 1915-ben felvetette, hogy léteznek a gravitációs hullámok. Az általa megfogalmazott egyenletek alapján hullámegyenletekhez jutott. A sík téridő hullámegyenlet szerint ezek a gyenge gravitációs hatások fénysebességgel terjednek. Úgy kell ezeket elképzelni, mint a téridő „hepehupái”-t. A testek gyorsuló mozgása kelti ezeket a hullámokat. Ezzel Einstein orvosolta azt a Newton-i elméletből hiányzó jelenséget, hogy a gravitáció végtelen sebességgel terjed, ilyen értelemben a Newton-i elméletet kibővítette.
A két egymás körül keringő fekete lyuk hullámokat kelt. Ezeknek a hullámoknak amplitúdója és frekvenciája egyaránt növekszik az összeolvadás során. Ezek távoznak a rendszerből, és a változások, amik a térben távolságváltozásokkal jellemezhetők, végül a forrást elhagyva elérik a Földet, és ott apró változásokat okoznak. Ezeket az apró távolságváltozásokat kell észlelni a gravitációs hullámok közvetlen megfigyeléséhez.
Erre kétfajta eljárást dolgoztak ki a kutatók. A 60-as évek végén a rezonáns detektorok szolgáltak a megfigyelésekre. Egy nagytömegű alumínium hengernek a saját rezgéseit vizsgálták, annak érdekében, hogy a gravitációs hullámok által indukált feszültségek által keltett rezgéseket mérjék. Ezeknek az érzékenysége és frekvenciatartománya nem volt megfelelő, ezért elkezdődött a lézer interferométerek fejlesztése. Ilyennel sikerült tavaly szeptemberben igazolni a gravitációs hullámok létezését. Ezek 3-4 kilométer karhosszúságú vákuumcsövek, melyek egymásra merőlegesek. A relatív karhosszúság változást a lézerfény interferencia képének változásával érzékelik. 2000 és 2010 között nem sikerült gravitációs hullámokat megfigyelni. 2010 után az amerikai LIGO detektorok fejlesztéseknek köszönhetően megnövekedett a mérőműszerek érzékenysége. Az európai VIRGO detektorok fejlesztése 2016 őszétől érheti el a megfelelő szintet. Karhossza 3 km. 7-7,5 magasságú tornyokban elhelyezett tükrök között mozog a lézerfény, és ezek változásával mérik a gravitációs hullámokat. A szeizmikus izolációval 10-9 – 10-13 nagyságrendű csillapítás érhető el, a megfelelő 100 Hz-es frekvenciatartományban. A LIGO karhossza 4 km. Amerikában 3000 km távolságra 2 detektor is található. Erre azért van szükség, hogy koincidencia méréseket tudjanak végezni. Fejlett szeizmikus izolációs rendszere van. A detektorok már tesztfázisban tökéletesen működtek. 0,2 -0,3 sec-ig tartott a jel. Ezalatt 7-8 periódus a zajszint fölé emelkedett. A gravitációs hullám erőssége 1/√Hz mértékegységben 10-21 nagyságrendű relatív hosszváltozást okozott a karokban. Ez a proton átmérőjének ezred része. Ez a jel frekvenciában és amplitúdóban növekedett 20 Hz-től 150 Hz-ig tartó tartományban. A hullámjeleket mind numerikus szimulációkkal, mind perturbatív számolásokkal lehetett rekonstruálni. 29 és 36 naptömegű fekete lyuk olvadt össze, és az összeolvadás után egy közel 62 naptömegű fekete lyuk keletkezett. A tömegveszteség, az abból felszabaduló energia 3 naptömegnyi volt.
Dr. Vasúth Mátyás ezután részletezte, hogy többféle zajforrás léphet fel a detektorban a megfigyelések során. Az alkalmazott lézer hullámhosszának amplitúdóján is vannak fluktuációk. Ezeket korrigálni kell. A detektor vákuumkarjaiban is okozhat zajt. A sugárzási nyomás hatására sörétzaj alakulhat ki, emellett a tükrök hő mozgását is korrigálni kell. A szeizmikus mozgást is megfelelően ki kell küszöbölni, ahhoz, hogy ilyen kicsiny változásokat lehessen mérni. Az interferométer 2 plusz elemet tartalmaz a korábbi detektorhoz képest. Van egy lézer visszacsatoló kör (sörétzajt csökkenti), és van a jel visszacsatoló rész (a spektrum meghatározott részén lehet érzékenységnövelést elérni).
Dr. Vasúth Mátyás ezekre a szűrésekre, csillapításokra mutatott be példákat.
A további fejlesztési tervekkel kapcsolatban elmondta, hogy a 3. generációs detektor az Einstein telescope elnevezést kapta, melynek geometriája egyenlő oldalú háromszög, azaz nem egymásra merőleges karok, mint a jelenlegi földi detektorok. Ezeket föld alá helyeznék a felszíni szeizmikus zajok csökkentése érdekében. Itt növekszik a lézerek teljesítménye és a tükrök tömege, hogy a megfelelő érzékenységet el lehessen érni. Az így elérhető egy nagyságrenddel történő érzékenység növelés lehetővé tenné, hogy nemcsak az összeolvadó kettős csillagok életének utolsó néhány 8-10 periódusát lehessen érzékelni, hanem annál többet.

A jel korai szakaszából sokkal több információt lehet kinyerni a forrásparaméterekre vonatkozóan. Jelenleg a megvalósítási tervek vannak előkészületben, folyik a helyszín kiválasztása. Az európai helyszínek között a 3 szeizmikus szempontból legcsendesebb helyek között szerepel a Mátra is. Várhatóan 2017-18-ban megtörténik a helyszín kiválasztása, ami után kezdődhet a helyszín kiépítése. A megcélzott frekvenciatartomány az 1 és a 10 Hz között van. A Mátrában kialakítottak egy Gravitációs Geofizikai laboratóriumot. Ez a Gyöngyösoroszi bányában 1 km-re a bejárattól és 100 méterre a felszíntől kialakított szigetelt szoba. Ide már elhelyeztek szeizmikus mérőberendezéseket. Itt attól függetlenül, hogy a végleges helyszín hol lesz, előzetes méréseket tudnak végezni.

Dr. Vasúth Mátyás feltette a valószínűleg sokakban felmerülő kérdést, hogy miért van szükség a gravitációs hullámok megfigyelésére? Válaszában kitért arra, hogy az ember világegyetemről alkotott képe az ilyen megfigyeléseken alapul, szélesedik. A dinamikai folyamatok jobban nyomon követhetőek. Jobban megfigyelhető az ún. sötét anyag, a sötét energia. Pontosabb képet lehet kapni az Univerzum korai állapotáról. A gravitációnak nemcsak a gyenge térbeli, hanem az erős térbeli viselkedése is tanulmányozhatóvá válhat.

Az előadás pdf-je megtekinthető itt.