Năm 2016, các nhà khoa học tại Trạm quan sát Sóng hấp dẫn bằng tia Laser giao thoa (LIGO) lần đầu tiên ghi nhận trực tiếp tín hiệu sóng hấp dẫn phát ra từ vụ sáp nhập giữa hai hố đen, mở ra một kỷ nguyên mới của ngành thiên văn học. Tuy nhiên, sau nhiều thập kỷ Albert Einstein công bố thuyết tương đối rộng và dự đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn, các nhà vật lý vẫn tin rằng chúng ta không thể nào phát hiện ra chúng. Joseph Weber là người đầu tiên xây dựng một thí nghiệm để tìm kiếm sóng hấp dẫn, mặc dù những tuyên bố phát hiện của ông sau đó đều không được giới khoa học công nhận.
Weber sinh ra trong một gia đình gốc Do Thái tại bang New Jersey (Mỹ) vào năm 1919. Sau khi tốt nghiệp trường trung học Eastside, ông đăng ký vào Đại học Cooper Union. Việc học của ông gây ra khó khăn tài chính cho gia đình nên ông quyết định bỏ học giữa chừng để gia nhập Hải quân Mỹ. Ông phục vụ như một chuyên gia radar và may mắn sống sót sau vụ chìm tàu sân bay USS Lexington trong Thế chiến II. Ông nắm quyền chỉ huy một tàu khu trục trong cuộc tấn công vào Sicily năm 1943.
Sau khi rời lực lượng Hải quân Mỹ năm 1948, Weber gia nhập khoa kỹ thuật điện của Đại học Maryland và nghiên cứu sâu về vật lý nguyên tử. Ông hoàn thành luận án tiến sĩ vật lý tại Đại học Công giáo Mỹ (CUA) năm 1951. Dựa vào kiến thức về sóng cực ngắn trong thời gian làm việc cho hải quân, ông đề xuất ý tưởng về Maser, thiết bị phát hoặc khuếch đại sóng điện từ (đặc biệt là sóng cực ngắn) bằng phát xạ kích thích. Bản phác thảo thiết kế của ông được giới thiệu trong một bài diễn thuyết công khai tại Ottawa vào năm 1952.
Trong cùng khoảng thời gian này, nhà khoa học Mỹ Charles Townes và hai nhà khoa học Nga bao gồm Nikolay Basov, Aleksandr Prokhorov cũng nghiên cứu về Maser và cải tiến nó để tạo ra tia laser. Townes, Basov và Prokhorov đã giành giải thưởng Nobel Vật lý năm 1964 cho công trình nghiên cứu của họ. Weber cũng được đề cử giải Nobel nhưng cuối cùng bị loại khỏi danh sách. Weber cảm thấy khá thất vọng và ông quyết định chuyển sang săn lùng sóng hấp dẫn. Bởi vì đây là một lĩnh vực rất khó nên sẽ không có nhiều sự cạnh tranh.
Trong thời gian nghỉ phép vào năm 1955, Weber nghiên cứu bức xạ hấp dẫn cùng John Wheeler tại Viện Nghiên cứu Cao cấp Princeton. Họ nghĩ ra một cách có thể phát hiện những gợn sóng mờ nhạt này trong kết cấu không – thời gian. Weber chế tạo những máy dò gọi là “Weber bar” (thanh Weber). Đó là những khối hình trụ lớn làm bằng nhôm, dài khoảng 2m và có đường kính 1m. Chúng sẽ rung lên ở tần số cộng hưởng với sóng hấp dẫn đi qua. Các khối hình trụ được trang bị cảm biến áp điện có khả năng phát hiện những thay đổi nhỏ về chiều dài của chúng.
Weber đặt khối trụ đầu tiên trong phòng thí nghiệm của ông tại Đại học Maryland. Một khối trụ khác được lắp đặt tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Argonne cách xa Đại học Maryland. Cả hai sẽ hoạt động cùng lúc để ghi nhận tín hiệu sóng hấp dẫn tiềm năng và loại trừ các tín hiệu sai do nhiễu. Nếu kết quả của hai máy dò trùng khớp với nhau thì có thể kết luận chúng đã phát hiện sóng hấp dẫn. Mặc dù thiếu kinh nghiệm về thống kê nhưng Weber đã nghĩ ra một thuật toán đặc biệt để phân tích dữ liệu thu được. Có lẽ đây là thiếu sót quan trọng khiến cộng đồng khoa học không chấp nhận tuyên bố phát hiện sóng hấp dẫn của ông sau này.
Weber gửi một bài báo đến tạp chí Physical Review Letters (PRL) vào ngày 8/2/1967 để báo cáo về hoạt động thí nghiệm của mình trong hai năm đầu tiên. Ông viết rằng: “Tôi không thể loại trừ hoàn toàn khả năng một số tín hiệu sóng hấp dẫn đã được quan sát.”
Tại một hội nghị về thuyết tương đối rộng vào năm 1969, Weber có những bước tiến xa hơn khi ông khẳng định đã dò thành công sóng hấp dẫn. Đây là một tin gây chấn động và Weber nhanh chóng trở nên nổi tiếng trong giới học thuật. Ông công bố một bài báo trên tạp chí PRL cùng năm đó, tuyên bố đã ghi nhận hơn 20 tín hiệu sóng hấp dẫn trùng khớp ở các máy dò trong 81 ngày. Năm 1970, ông tiếp tục công bố một bài báo khác trên PRL, tuyên bố phát hiện 311 tín hiệu tương tự trong vòng 7 tháng.
Vấn đề là các nhà khoa học khác không thu được bất cứ thứ gì ngoài nhiễu ngẫu nhiên khi họ cố gắng sao chép thí nghiệm của Weber. Các nhóm nghiên cứu tại IBM, Đại học Stanford, Bell Labs, Đại học Oxford, Đại học Cambridge thực hiện lại thí nghiệm với thiết kế máy dò tương tự như thiết bị của Weber nhưng đều không đạt được kết quả như mong đợi.
Nhà vật lý Richard Garwin tại công ty IBM đã công khai bác bỏ tuyên bố phát hiện sóng hấp dẫn của Weber trong một hội nghị của Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vào năm 1974. Nhà vật lý người Mỹ David Doulass thậm chí còn phát hiện ra một lỗi trong chương trình máy tính của Weber. Doulass tin rằng chính lỗi này đã tạo ra các tín hiệu tương tự sóng hấp dẫn.
Đến cuối thập niên 1970, tuyên bố phát hiện sóng hấp dẫn của Weber bị mất uy tín trong cộng đồng vật lý. Mặc dù Weber vẫn tin tưởng vào thí nghiệm của mình, nhưng danh tiếng của ông dần trở nên mờ nhạt và nguồn tài trợ nghiên cứu cho ông không còn dồi dào như trước.
Weber tiếp tục duy trì hoạt động của thiết bị phát hiện sóng hấp dẫn cho đến khi qua đời vì bệnh ung thư vào ngày 30/9/2000. Một trong những máy dò sóng hấp dẫn của Weber đang được trưng bày tại cơ sở LIGO ở Hanford, Washington, nhằm ghi nhận vai trò tiên phong của ông trong việc phát động tìm kiếm sóng hấp dẫn.
“Không ai đủ can đảm tìm kiếm sóng hấp dẫn cho đến khi Weber chỉ ra rằng điều này có thể thực hiện được”, John Wheeler, cộng sự nghiên cứu sóng hấp dẫn cùng Weber tại Viện Nghiên cứu Cao cấp Princeton, viết trong cuốn tự truyện của ông.
Virginia Trimble, người vợ thứ hai của Weber, đã có mặt trong buổi họp báo công bố phát hiện sóng hấp dẫn của nhóm hợp tác LIGO-Virgo vào năm 2016. Cô vinh dự được ngồi ở hàng ghế đầu của khán giả. Trong cuộc phỏng vấn với tạp chí Science sau đó, Trimble được hỏi liệu Weber có thực sự nhìn thấy sóng hấp dẫn hay không. Cô trả lời: “Tôi không biết. Nhưng tôi nghĩ rằng nếu có hai công nghệ dò sóng hấp dẫn [của Weber và nhóm nghiên cứu LIGO], chúng có thể bổ sung cho nhau thay vì cạnh tranh lẫn nhau, dẫn đến những kết quả quan sát tốt hơn.”