Nobelova nagrada iz fizike je najprestižnija međunarodna nagrada iz ove naučne discipline, koju svake godine dodeljuje Švedska kraljevska akademija nauka, kao znak priznanja za velika naučna dostignuća. Ustanovio ju je švedski naučnik i pronalazač Alfred Nobel, 1895. godine, a prvi put je dodeljena 1901. Ceremonija dodele se održava u Štokholmu, 10. decembra, na dan Nobelove smrti.
Dobitnik prima zlatnu medalju, na kojoj je na aversu Nobelova bista sa godinama rođenja (1833) i smrti (1896). Levo dole na ivici, sitnim slovima je upisano ime umetnika koji je dizajnirao medalju i godina kada je nastala. Za fiziku i hemiju to je učinio Erik Lindberg 1902. godine. Izgled reversa zavisi od discipline za koju se dodeljuje i za fiziku i hemiju je ista. Na reversu je Priroda (NATURA – kako piše pored nje) u obliku boginje Izide. Ona se uzdiže iz oblaka i u ruci nosi rog obilja, dok Nauka (SCIENTIA, a ispod je sitnim slovima upisano ime tvorca Erika Lindberga) podiže veo koji skriva njeno lice. Okolo je natpis: Inventas vitam iuvat excoluisse per artes, odnosno u slobodnijem prevodu: Pronalasci koji čine život ugodnijim pomoću otkrivenih veština, što je prilagođeni stih iz Vergilijeve "Eneide". Ime slavodobitnika ugravirano je na pločici ispod figura, zajedno sa godinom dodeljivanja, a sa leve i desne strane je tekst REG. ACAD. SCIENT. SUEC., tj. skraćenica za latinski naziv Švedske kraljevske akademije.
Pored medalje, laureat dobija i diplomu, na kojoj rade dva umetnika. Slikar pokušava da u svoje umetničko delo unese asocijaciju na nagrađeno istraživanje i rezultate, a kaligraf ispisuje tekst diplome, koja sama po sebi predstavlja vredno umetničko delo. Osim toga, dodeljuje se i suma novca koju određuje Nobelova fondacija.
Nobel nije predvideo nagradu za astronome, ali su i pojedina astronomska otkrića poslednjih godina nagrađena u okviru fizike.
Didje Keloz i Mišel Major otkrili su u jesen 1994. prvu planetu izvan Sunčevog sistema oko jedne obične zvezde u sazvežđu Pegaza (51 Pegasi). To je izazvalo lavinu novih otkrića, tako da 1. decembra 2021. imamo 4878 potvrđenih planeta u 3604 sistema
Nobelovu nagradu iz fizike za 2017. dobili su Rajner Vajs (Rainer Weiss, 1932), Beri Bariš (Barry Barish, 1936) i Kip Torn (Kip Thorne, 1940) za posmatranje gravitacionih talasa. U tu svrhu konstruisana su dva uređaja u SAD-u u okviru LIGO projekta, u Henfordu u državi Vašington i u Livingstonu u Lujzijani. Sličan uređaj napravljen je u Italiji u okviru VIRGO projekta. Zanimljivo je da su dva sigurna kandidata za ovu Nobelovu nagradu, Ronald Drever (1931-2017), koosnivač LIGO projekta i Adalberto Đazoto (Adalberto Giazotto, 1940-2017), otac VIRGO uređaja, preminuli nekoliko meseci pre izbora laureata.
Priča o otkriću gravitacionih talasa počinje osamdesetih godina 19. veka, kada je Maksvel jedinstvenom teorijom opisao električne i magnetne pojave, što je zahtevalo da se elektromagnetni talasi prostiru u vakuumu sa konstantnom brzinom c. Ali u klasičnoj, Njutnovoj fizici to je moguće samo u jednom koordinatnom sistemu koji je u apsolutnom mirovanju. Pretpostavljeno je da je on vezan za nešto što ispunjava ceo univerzum, a nazvano je etar. Da bi pokušao da izmeri apsolutnu brzinu Zemlje u odnosu na pretpostavljeni etar, Albert Majkelson (Albert Michelson, 1852-1931) je napravio interferometar koji danas nosi njegovo ime. Na put zraka svetlosti postavio je polupropustljivo ogledalo koje ga deli na dva dela, tako da jedna polovina nastavlja put pravo, a druga pod uglom od 90 stepeni. Na kraju su dva ogledala koja ih vraćaju nazad. Ako je nastupilo pomeranje ogledala tako da su putanje dva zraka različite, talasi nisu u fazi i doći će do interferencije koja se može analizirati. Majkelson nije uspeo da ustanovi nikakvu promenu u brzini svetlosti usled eventualnog kretanja u odnosu na etar, što je u ono vreme bilo iznenađujuće. Objašnjenje rezultata ovog ogleda doneo je tek Albert Ajnštajn i njegova teorija relativnosti. Za svoja merenja brzine svetlosti, a posebno za pomenuti ogled i interferometar, Majkelson je 1907. dobio Nobelovu nagradu.
Dva LIGO uređaja i VIRGO su ustvari Majkelsonovi interferometri samo grandioznih razmera i sa ogromnom preciznošću, što je davalo mogućnost da se izmere vibracije prostora usled gravitacionih talasa. Da bi bili sigurni da su oscilacije posledica ovih talasa, rezultati dobijeni na tri uređaja su se upoređivali. Najjače gravitacione talase, čije je postojanje Albert Ajnštajn predvideo sto godina ranije, proizvode sudari crnih rupa. Kada počnu da se približavaju, one se okreću sve brže i brže oko zajedničkog centra mase dok ne dođe do sudara. Pritom zrače ovakve talase koji deformišu prostor-vreme.
I konačno, 14. septembra 2015. LIGO detektori su uhvatili vibracije prostora usled gravitacionih talasa nastalih u sudaru dve crne rupe od 29 i 36 masa Sunca, pri čemu je nastala crna rupa koja je imala 62 sunčeve mase, a tri mase Sunca su se pretvorile u energiju gravitacionih talasa. Događaj je dobio oznaku GW150914, gde je GW skraćenica od Gravitational Waves, a broj 150914 je nastao od datuma registrovanja 2015. 09. 14. Gravitacionim talasima je bilo potrebno milijardu i trista miliona godina da dođu do Zemlje, a frekvencija vibracija prostora odgovarala je cvrkutu ptica. U svome govoru na banketu povodom dodele Nobelove nagrade Rajner Vajs je rekao da je posle objavljivanja otkrića u metrou video reklamu na kojoj je pisalo: "Naučnici su pronašli gravitacione talase u kosmosu, kada bi samo bilo tako lako pronaći stan u Njujorku sa plakarom." U listu Njujorker (The New Yorker) izašla je karikatura Dejvida Sipresa (David Sipress), na kojoj jedna ptica na grani pita drugu: "Dragi, da li sam čula tebe ili su se u kosmosu sudarile dve crne rupe?" Tako je započela era gravitacione astronomije, što je 2017. krunisano Nobelovom nagradom.
Džejms Pibls (Foto: Wikipedia)
I 2019. godina donela je astronomima Nobelovu nagradu iz fizike. Jednu polovinu dobio je Džejms Pibls (James Peebles, 1935), za nekoliko teorijskih rezultata koji su kosmologiju pretvorili u precizno teorijski zasnovanu naučnu disciplinu, koja je teorijski i posmatranjima osvetlila istoriju univerzuma. On je još 1965. objasnio karakteristike pozadinskog zračenja. To je zračenje koje dolazi sa neba iz svih pravaca, a nastalo je u ranoj vasioni, oko 400.000 godina posle samog početka, koji astronomi nazivaju veliki prasak (Big Bang). U to vreme univerzum je bio neprovidan, pošto su na velikim temperaturama atomi jonizovani pa nosioci svetlosti, fotoni, bivaju brzo zahvaćeni (apsorbovani) i ponovo emitovani, pri čemu gube svoju prethodnu istoriju. U takvim sredinama svetlost ne može daleko da prenese informaciju o svome ranijem putu i nastanku, sredina je neprovidna i naučnici kažu da se ponaša kao crno telo. Kada se vasiona dovoljno ohladila, joni su se neutralizovali. Tom prilikom se oslobodila ogromna energija. Kosmos je postao providan, pošto se kroz sredinu u kojoj su atomi neutralni, fotoni slobodno kreću, i sinula je prva svetlost. Prisutna je i danas kao zračenje pozadine neba pa se zove pozadinsko zračenje. Kada na televizoru nema programa, doprinosi titranju, "snegu", koji se može videti. Postojanje ovog zračenja pozadine neba predvideo je četrdesetih godina Džordž Gamov, a otkrili su ga Arno Penzijas i Robert Vilson 1964. i za to dobili Nobelovu nagradu 1978.
Pibls je objasnio da se ono ponaša kao zračenje crnog tela i predvideo da u njemu postoje nepravilnosti koje su od presudnog značaja za nastanak i formiranje galaksija. Postojanje ovih nepravilnosti potvrdili su Džon Mater i Džordž Smut, analizom posmatračkih podataka sa satelita KOBE, za šta su dobili 2006. Nobelovu nagradu. Godine 1970. proračunao je i predvideo akustičke oscilacije koje se mogu meriti, a nastajale su prilikom postanka nepravilnosti u pozadinskom zračenju. Kosmička opservatorija Plank, koja je radila od 2009. do 2013, potvrdila je Piblsove rezultate.
Takođe je pokazao kako se na osnovu analize pozadinskog zračenja mogu precizno odrediti svi ključni parametri moderne kosmologije. Na osnovu ove analize sledi da naš kosmos ima gustinu koja pokazuje da je gotovo ravan. Ona se zove kritična, jer ako bi bila manja ili veća, prostor bi bio zakrivljen.
Analiza akustičkih oscilacija koje je predvideo pokazala je da je količina one obične materije koju poznajemo samo 5 odsto kritične gustine, dok je 26 odsto tamna materija, sa kojom obična nema međudejstvo. Ostatak od 69 odsto je tajanstvena tamna energija o čijoj prirodi postoje različite teorije. Osim svega ovoga, Pibls je 1973. pokazao da halo oko naše galaksije mora da ima veliku količinu nerelativističke hladne tamne materije da bi ravan disk bio stabilan.
Drugu polovinu nagrade dele švajcarski astronomi Didje Keloz (Didier Queloz, 1966) i Mišel Major (Michel Mayor, 1942), koji su u jesen 1994. otkrili prvu planetu izvan Sunčevog sistema oko jedne obične zvezde u sazvežđu Pegaza (51 Pegasi), što su objavili 1995. godine. To je izazvalo lavinu novih otkrića, tako da 1. decembra 2021. imamo 4878 potvrđenih planeta u 3604 sistema, od kojih 807 imaju više od jedne. Pored planeta oko zvezda postoje i lutajuće planete. Do danas, kod ekstrasolarnih planeta su posmatrani prstenovi, 2013. je uočen prvi kandidat za satelit planete, 2001. je posmatrana prva egzoplaneta sa atmosferom, kod nekih su viđeni repovi, kao kod kometa, a zapažene su i erupcije vulkana. Godine 2018. otkrivene su i planete u drugoj galaksiji.
Nobelove nagrade za astronomska otkrića, dodeljene poslednjih godina, demonstriraju izuzetno snažan, revolucionaran i eksplozivan napredak ove nauke koji je u mnogome izmenio naš pogled na razvoj i konačnu sudbinu univerzuma i razotkrio mnoge njegove tajne, što nam je pomoglo da bolje razumemo svet oko nas, njegovu istoriju i naše mesto u njemu.
* Milan S. Dimitrijević je astronom i fizičar, bivši direktor Astronomske opservatorije u Beogradu, pridruženi saradnik Pariske opservatorije u Laboratoire d'Etudes du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique
