Как най-голямото научно откритие на годината остана запазено в тайна?

Големите научни открития не се случват просто така. Те са плод на дългогодишна работа. Ето защо, е изключително странно, че през миналата седмица, от изневиделица, научихме, че екип от изследователи е открил първичните гравитационни вълни. На по-прост език става въпрос за ехо от първите моменти на вселената, около една трилионна от секундата след Големия взрив. Експерти смятат, че това е най-голямото научно откритие на годината, което прави изключително странна изненадващата му поява. Подобни големи открития, като това на Хигс бозона, дойдоха след месеци спекулации, слухове и изтекла информация.

Дискретността в научните среди е особено популярна, защото никой не иска прибързано да се хвали с проекта си, тъй като не се знае дали той няма да се провали. Още повече, че други изследователски екипи, които провеждат сходни експерименти, биха се зарадвали на информацията, която би им дала летящ старт. Но в 21 век, ерата на социалните мрежи и мобилните устройства, е доста странно, че информация за откриването на първичните гравитационни вълни, не е излязла рамките на екипа, довел проекта до успешен край. Учените са хора, а хората обичат клюките, така че за да се предпазят от изтичането на информация, учените е трябвало просто да се доверят един на друг и да запазят тайната до момента, в който тя е готова за публиката. Как точно се е случило това?

Търсенето на първичните гравитационни вълни започва през 2001 г. по време на тенис мач. В него участвали физикът Джейми Бок и астрофизикът Брайън Кийтинг. “Брайън ме агитираше да участвам в нов експеримент, който според него е от голямо значение. След много опити от негова страна най-накрая склоних,” казва след години Джейми Бок, който тогава е бил изследовател в Лабораторията за реактивно задвижване JPL в Калифорния. Там той работил по специализирани детектори, които по това време все още са в процес на разработката. Точно такъв детектор трябвало да се монтира в малък телескоп на Южния полюс, с чиято помощевентуално можел да се засече така търсения сигнал от раждането на Вселената.

Към екипа се присъединил и физикът Андрю Лейндж, който привлякъл още учени, докторанти и студенти, които да работят по проекта.  “С цялата тази помощ проектът потегли с пълна сила,” спомня си Бок, който се превръща в един от четиримата главни изследователи.

Откритието е от голямо значение за науката, защото подкрепя 30-годишната теория за Големия взрив и последвалото го разширяване на Вселената. Отдавна учените знаят, че ако наистина е имало взрив, то той ще остави следи в космоса под формата на характерни извивки на светлината, пристигащи от 380 000 светлинни години разстояние. Именно тези промени в светлината са известни като поляризации на космическия микровълнов фон, което пък свидетелства за наличието на гравитационни вълни и предхождащия ги взрив.

За да се открие знак за разширяването на Вселената, даден телескоп трябва да разграничи съвсем дребна промяна в температурата от порядъка на 10-милионна част от градуса. В някои случаи сигналът е почти недоловим, но ако той бъде записан, това би доказало теорията за разширяването и би отворило изцяло нов свят пред физиката. Освен че доказва разширяването, сигналът помага на учените да изследват непознати досега енергийни нива от създаването на Вселената и да осигурят доказателство за теорията на Айнщайн за съществуването на гравитационни вълни.

“Хората казват, доберете се до поляризиран сигнал от космическия микровълнов фон и ще се доберете до Нобелова награда,” казва астрономът Кристофър Шийхи от университета в Чикаго, който през 2006 г. също е привлечен в екипа.

Първият си опит учените провеждат в периода 2006-2008 г. на Южния полюс. Тогава все още не използват телескоп, оборудван с датчик на Бок, който по това време продължава да работи по него. Това е първата крачка в събирането на ценна информация и трупането на опит. Вторият експеримент започва през 2010 г. и продължава до 2012 г.

“Видяхме първите знаци още в ранен стадий на проекта, но истината е, че трябваше да мине много време, преди да отличим ясно сигнала от фоновия шум,” коментира космологът Джон Ковач от Харвард.

Екипът започва работа с голяма доза скептицизъм. Нито един от участниците не искал да се вълнува прекалено и да изкриви резултатите. На този етап учените дори не знаели дали сигналът може да бъде открит изобщо. С напредването на работата се появили нови и нови доказателства за съществуването на сигнала, като дори изключили възможността да са заблудени от техниката. Телескопите и астрономическата техника понякога могат да излъчват сходни сигнали, които да объркат учените, но случаят не бил такъв. “Проверявахме отново и отново, провеждайки изключително прецизни симулации,” казва Шийхи.

Фактът, че са използвали два различни детектора в двата експеримента (с телескопите BICEP1 и BICEP2) подсказало на учените, че източникът на сигнала не е със земен произход. Един уред може да “даде грешка”, но когато две изцяло различни технологии дадат един и същи резултат, вероятността той да не е истински, е твърде малко вероятна. По това време екипът работи и по наследник на BICEP2, известен под името Keck Array, който разполага с пет пъти по-голяма мощност от детектора на Бок. След завършването му телескопът осигурил нови данни, които потвърдили първите два резултата.

Преди около година екипът се събрал в Харвард, където всички споделили последните си анализи и идеи, опитвайки се дадат логично обяснение за произхода на сигнала. Дебатът продължил цели два дни. По случайност, третият ден на съвещанието съвпаднал с атентата в Бостън, който уби трима и рани стотици.

Инцидентът попречил на учените да се съберат пак и те започнали да водят конферентни разговори по телефона и интернет, обсъждайки дали е редно да се сметне, че сигналът е истински. В групата имало както оптимисти, така и песимисти.

Екипът се обединил в това, че не е редно да оповестяват “откритието” си, преди да бъдат 100% сигурни в неговата достоверност. Тестовете продължили, а изнасянето на каквато и да е информация в публичното пространство било забранено. Сигурността била увеличена, паролите на компютърните системи били подсилени, били направени нови мейлинг листи, чрез които членовете на екипа си комуникирали. До декември учените се обединили, че сигналът е истински. Сега само трябвало да убедят и остатъка от света.

Когато става въпрос за пазене на тайна, екипът на BICEP има едно огромно предимство пред останалите изследователски групи: малък е. Той се състои от 50 души, а изследователското ядро е едва 20 учени. За разлика от хилядите изследователи, участвали в откриването на Хигс бозон частицата, членовете на BICEP много по-лесно биха запазили тайната си. Шийхи подчертава, че на екипа не са били налагани специфични забрани, освен съвета към всеки един учен да увеличи сигурността на информацията в компютъра си.

“Просто искахме да представим работата си на света, когато тя е в напълно завършен вид,” казва Ковач, намеквайки, че не трябва да си представяме сюжет от шпионски филм.

Две седмици преди голямото обявяване на резултата, екипът е трябвало да допусне външни хора до информацията си. Лично Ковач се свързал с теоретика Алън Гът, който преди 30 години е участвал в екипа, стигнал до заключението, че Вселената се разширява.

След тази среща слуховете се разгарят, вълнението се увеличава, и така до 12 март, когато от Центъра по астрофизика на Харвард разпращат до медиите мистериозно съобщение, канещо журналисти и учени на конференция, по време на която “ще бъде обявено голямо откритие”.

След като откритието веднъж става публично, резултатите от него започнали да се дискутират широко. От началото на седмицата космолози дебатират в Twitter. Много от тях са впечатлени, но молят обществеността за реална оценка на ситуацията, докато втори екип не потвърди откритието на BICEP.

Разбира се, каквото и да стане, това ще продължи да бъде впечатляващо постижение за екипа на BICEP.

“През уикенда се замислих, че отидохме чак до Южния полюс и построихме тези телескопи с ръцете си,” споделя един от учените. “Удивително е, че човек е способен да направи нещо такова, само за да разбере какво се е случило една трилионна от секундата след Големия взрив. Самият факт, че имаш възможността да направиш подобно нещо, е потресаващ.”