Cientistas de ondas gravitacionais: perguntas e respostas com os ganhadores do Nobel Kip Thorne e Barry Barish

Barry C. Barish e Kip Thorne

Barry C. Barish e Kip Thorne são dois dos três vencedores do Prêmio Nobel de Física 2017. (Crédito da imagem: Caltech)

PASADENA, Califórnia - O Prêmio Nobel de Física de 2017 foi concedido a três cientistas que desempenharam papéis instrumentais na primeira detecção direta de ondas gravitacionais, ou ondulações na estrutura do universo. A Space.com teve a chance de conversar com dois dos vencedores, Kip Thorne e Barry C. Barish.

Thorne e Barish foram instrumentais no desenvolvimento do Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Em 2016, após quase 40 anos de planejamento e trabalho, o LIGO fez história ao detectar ondulações no tecido universal que Albert Einstein chamou de 'espaço-tempo'. Essas ondas são criadas pelo movimento de objetos muito massivos; até agora, o LIGO detectou um total de quatro sinais de ondas gravitacionais, todos criados por pares de buracos negros circulando uns aos outros e se fundindo.



Thorne é um físico teórico que fez um trabalho importante sobre a natureza dessas ondulações do espaço-tempo. Barish atuou como diretor do LIGO de 1997 a 2005, desempenhando um papel importante na conclusão do design do instrumento e na construção das instalações do LIGO e dos próprios instrumentos. ['Nova Era' da Astrofísica: Por que as ondas gravitacionais são tão importantes]

Conversamos com Thorne e Barish após uma entrevista coletiva no California Institute of Technology (Caltech) ontem (3 de outubro). A Caltech gerencia o LIGO em colaboração com o Massachusetts Institute of Technology.

O terceiro vencedor do Prêmio Nobel de Física deste ano é Rai Weiss, que escreveu um artigo na década de 1970 descrevendo os requisitos de um instrumento experimental capaz de detectar os efeitos incrivelmente pequenos das ondas gravitacionais que passam pela Terra. O jornal serviu de modelo para o LIGO. Weiss e Thorne instigaram a colaboração do LIGO e buscaram o financiamento original para o projeto. Weiss continuou a ser um líder e um dos principais contribuintes do LIGO até e depois de sua aposentadoria.

Perguntas e Respostas com Barry Barish

Barry ingressou no LIGO em 1994 como pesquisador principal, tendo trabalhado em posições de liderança em vários projetos de física de alta energia de grande porte. Em 1997, ele assumiu uma segunda função como diretor da colaboração LIGO. Barish supervisionou os estágios finais de design do LIGO e garantiu financiamento para o enorme projeto da National Science Foundation. Ele também supervisionou a construção das duas instalações LIGO de 1994 a 1999 e, em seguida, a instalação e comissionamento dos instrumentos LIGO iniciais de 1999 a 2005.

Barry C. Barish em 1979. Barish ingressou no LIGO em 1994.

Barry C. Barish em 1979. Barish ingressou no LIGO em 1994.(Crédito da imagem: Arquivos Caltech)

Space.com: Qual é a sensação de ser um ganhador do Prêmio Nobel? Parece que o título já se encaixa?

Barry Ainda não caiu totalmente. Não sei se posso usá-lo bem. E o que quero dizer com usar bem é que, para mim, há algum prestígio imerecido ou não totalmente merecido que vem com ele.

Space.com: Não totalmente merecido ?!

Barish: Bom ... tem uma aura em relação ao Prêmio Nobel, existe um prestígio, que me dá uma responsabilidade que eu não tinha antes, que vai além do meu próprio trabalho, como porta-voz da ciência.

Eu acho que há uma necessidade em nossa sociedade para que os cientistas tomem uma posição sobre certos tipos de questões - seja o aquecimento global, ou ... você pode escolher o seu próprio. E há pessoas que estão em posição de fazer isso e acho que é uma responsabilidade que vem com [ganhar um Nobel]. E, portanto, fico grato por [depois de ganhar o prêmio] ter um pouco mais de poder em minha pesquisa, mas acho que há outra parte dela que espero poder cumprir.

Space.com: Acho que você também será considerado um representante de grandes experimentos - como conduzi-los, como financiá-los, como mantê-los financiados. Que lições você tirou de toda essa experiência sobre o gerenciamento de grandes projetos de ciências?

Barish: Acho que há alguns muito bons. Um é ... colaboração internacional.

O LIGO tem colaboradores de todo o mundo, incluindo a Rússia, [um país com o qual] nosso governo quase não fala. [Esses pesquisadores] são parte integrante do LIGO. E trabalhamos lado a lado, sem nem mesmo pensar: 'Você é desses países diferentes'. Recebemos recursos dos governos que são formados. Por que esse mesmo modelo não pode ser traduzido mais em como os países se comportam?

Não era bem isso que você estava perguntando, mas é algo que aprendemos muito sobre como fazer.

As partes em que não somos tão bons, eu acho, são que os cientistas gostam de independência e gostam de comandar seus próprios programas, eles não querem ter um chefe. É difícil fazer projetos grandes e caros sem algum tipo de estrutura hierárquica onde alguém possa lhe dizer - talvez suavemente, mas pelo menos lhe diga - o que fazer, ou você tem alguma supervisão sobre você. Os físicos gostam de ser completamente independentes uns dos outros. Então essa é uma luta constante. E é um lugar que às vezes temos problemas.

Space.com: Acho que você e muitas das pessoas que receberam os agradecimentos nos discursos da coletiva de imprensa são pessoas que têm a dupla habilidade única de serem grandes cientistas e grandes administradores. Então, você propositalmente assumiu uma posição de liderança ou também queria ser um cientista que foi deixado sozinho?

Barish: Oh, eu sempre fui um cientista. Eu me tornei [liderança] porque, quando comecei, fiz ciências com algumas pessoas e então meus interesses passaram a ser coisas que exigiam mais pessoas e isso simplesmente evoluiu ao longo da minha carreira.

E então fiz uma coisa interessante. Cientistas, especialmente físicos, somos presunçosos e pensamos que podemos fazer tudo melhor do que todo mundo. E uma coisa que percebi cedo é que eu tinha algum talento para gerenciar e organizar as coisas, você sabe que algumas pessoas são melhores organizadoras do que outras, mas por que eu deveria reinventar a roda? As pessoas [já] sabem fazer isso. Na verdade, passei muito tempo lendo sobre como funcionam os gerentes profissionais. E como as pessoas constroem pontes.

Space.com: Você quer dizer pontes literais ou pontes de relacionamento entre as pessoas?

Barish: [Literal] pontes.

Space.com: Porque isso é comparável a construir uma grande estrutura como o LIGO?

Barish: Sim, porque não é exatamente assim que queremos construir um experimento, mas ... Como você vai construir uma ponte ou um edifício e reunir esse tipo de esforço para que seja eficiente, seja feito no prazo [e] não gastar demais? Isso é feito por meio de uma organização eficaz, mas geralmente é bastante hierárquica.

Não sabíamos como construir este LIGO avançado há 20 anos, tivemos que evoluir para ele. (…) Tivemos que criar flexibilidade suficiente para fazer isso. E (dar) incentivo para que as pessoas possam desenvolver coisas que irão torná-lo melhor.

Mas, eu acho, como eu disse [durante a entrevista coletiva], há três grandes experimentos [no mundo] que são indiscutivelmente alguns dos melhores físicos que já foram feitos. Todos eles são semelhantes em relação à] complexidade técnica, empurrando o estado da arte, e sendo muito bem feito. Existem os experimentos fantásticos do CERN, o experimento subterrâneo de neutrinos e o nosso. Para mim, é a prova de que fazer ciência excelente agora pode ser feito muito bem aproveitando a colaboração internacional, reunindo recursos e desenvolvendo coisas ambiciosas usando tecnologia moderna.

Perguntas e Respostas com Kip Thorne

Nas décadas de 1960 e 1970, Kip Thorne, junto com um grupo de colaboradores, trabalhou para melhorar muito as descrições teóricas da física das ondas gravitacionais. O grupo antecipou detalhes sobre os sinais de ondas gravitacionais que um experimento como o LIGO poderia ser capaz de detectar. Thorne continuou a trabalhar no lado experimental do LIGO à medida que os designs para o projeto progrediam e desempenhou um papel vital na explicação da ciência do experimento para legisladores e agências de financiamento. Ele também ajudou a desenvolver os programas de computação necessários para interpretar os sinais que o LIGO detecta.

Kip Thorne (à esquerda), Ron Drever e Robbie Vogt, o primeiro diretor do LIGO, em 1990, antes do início da construção das instalações e instrumentos do LIGO.

Kip Thorne (à esquerda), Ron Drever e Robbie Vogt, o primeiro diretor do LIGO, em 1990, antes do início da construção das instalações e instrumentos do LIGO.(Crédito da imagem: Arquivos Caltech)

Space.com: Você é um teórico, então é seu trabalho realmente pensar sobre essas situações selvagens no espaço que o LIGO está vendo - esses buracos negros colidindo e se fundindo. Você trabalhou nos esforços de computação que tornam possível simular essas colisões com detalhes incríveis, e você trabalhou no filme 'Interestelar' (2014), que incluiu uma simulação de tirar o fôlego de um buraco negro. Alguma dessas simulações se compara ao que você pode imaginar por conta própria?

Kip Thorne: De alguma forma [eles fazem].

O que você viu em 'Interestelar', em termos do que acontece ao redor de um buraco negro, foi produzido pela equipe em Duplo Negativo [Produções] usando as mesmas técnicas do SXS [ Simulando Extreme Spacetime ] equipe estava usando para fazer a visualização das fontes de ondas gravitacionais do LIGO. É a mesma coisa. E eu estava amarrado aos dois times.

Mas há uma grande diferença. No filme, aquele buraco negro era muito quiescente. Não estava fazendo nada. Ele estava lá com o disco de acreção ao redor, parecendo bonito. O que acontece nas observações do LIGO são esses buracos negros em colisão que estão criando essa tempestade na estrutura do espaço-tempo, que podemos visualizar a partir dessas simulações. Portanto, é muito mais interessante do que 'Interestelar'.

Space.com: Mas essas simulações se comparam com o que você pode imaginar? Quão importante é a sua imaginação visual para o que você faz?

Thorne: Essas simulações são muito melhores do que minha imaginação visual. Com base nas simulações, agora entendemos que, quando dois buracos negros girando colidem, cada um tem um vórtice de espaço giratório ligado a ele. Quando esses buracos colidem, você tem quatro vórtices saindo do buraco negro [recém-formado]. Não quer ter quatro vórtices, os vórtices lutam entre si e todo o inferno pode explodir. E os insights sobre [esse comportamento] vieram das simulações. Mas, depois de ver nas simulações, sua imaginação pode seguir em frente. Como estávamos vendo coisas que nunca havíamos imaginado antes nas simulações, isso se tornou o ponto de partida para as imaginações subsequentes.

Space.com: LIGO era um projeto arriscado porque precisava detectar um sinal muito, muito fraco de um fenômeno que as pessoas nunca haviam observado diretamente antes. Qual é a recompensa final para você por fazer este trabalho e correr esses riscos? Qual é a recompensa?

Thorne: Acho que há duas recompensas. Bem, várias recompensas, mas vou falar sobre duas.

Um deles é a diversão de todo o processo. E para essa recompensa, não importa se [o experimento] foi bem-sucedido ou não, é muito divertido fazer isso - divertido trabalhar com meus colaboradores, divertido fazer muitas descobertas ao longo do caminho, ter ideias, resolver problemas.

Outra recompensa, uma grande recompensa, é apenas a satisfação de ver a coisa toda bem-sucedida e abrir toda uma nova maneira de observar o universo.

Space.com: Você mencionou o LISA ( Antena espacial de interferômetro a laser ) experimento de ondas gravitacionais em seu discurso. Você está se esforçando para essa missão?

Thorne: LISA está sendo feito pelos europeus. Tudo começou nos EUA, os EUA retiraram-se e os europeus seguiram em frente. Os europeus precisam da NASA de volta. Certamente há especialização em que a NASA é melhor, me disse Rai Weiss. A NASA é muito melhor em integração de sistemas do que a ESA. Eles realmente precisam disso, assim como de algum dinheiro americano. E assim, o próximo passo precisa ser colocar a NASA de volta junto com a ESA na missão LISA. E que estou otimista que acontecerá em um futuro próximo.

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