In Amerika is een groot experiment ingewijd dat vanaf dit najaar op zoek gaat naar zwaartekrachtsgolven uit het heelal.

Natuurkundigen zijn er vrij zeker van dat ze bestaan, maar ze direct waarnemen is nog steeds niet gelukt: zwaartekrachtsgolven. De komende jaren moet daar echter verandering in komen. Diverse experimenten gaan namelijk op zoek naar dit verschijnsel. Zoals Advanced LIGO, een duo van Amerikaanse detectors dat een flinke upgrade heeft gekregen en waarvan de tweede detector deze week is ingewijd.

Rimpeling in de ruimtetijd

Advanced LIGO – voorheen ‘gewoon’ LIGO – bestaat uit twee L-vormige experimenten, elk met armen van 4 kilometer. In elk van beide L’s wordt een laserbundel gestuurd, die bij de hoek wordt gesplitst: de ene helft van het licht gaat de ene arm van de L in, de andere helft de andere.

Het licht stuitert vervolgens een groot aantal keren heen en weer tussen spiegels aan de uiteinden van de armen. Daarna worden beide bundels weer bij elkaar gevoegd. Normaal gesproken doven ze elkaar daar uit (destructieve interferentie), waardoor er geen licht uit het experiment komt.

Het kan echter voorkomen dat er uit het heelal een zwaartekrachtsgolf arriveert. Zo’n golf kun je zien als een rimpeling in de ruimtetijd, die bijvoorbeeld ontstaat wanneer twee zwarte gaten samengaan of twee neutronensterren om elkaar heen cirkelen en zich vervolgens met de lichtsnelheid door het heelal verspreidt. Bereikt zo’n rimpeling de aarde en gaat hij door LIGO heen, dan zal een van beide armen héél even een net iets andere lengte krijgen dan de andere. Hierdoor doven beide lichtbundels elkaar op dat moment niet meer uit – en zie je dus een signaaltje.

Duizend keer zoveel bronnen

LIGO liep van 2002 tot 2010 en slaagde er in die periode niet in om zwaartekrachtsgolven te meten. De afgelopen jaren is het experiment flink opgewaardeerd; vandaar de nieuwe naam Advanced LIGO. Hierdoor is het nu tien keer zo gevoelig als voorheen en kan het duizend keer zoveel mogelijke bronnen van zwaartekrachtsgolven bestuderen.

De eerste van de Advanced LIGO-detectors draait sinds oktober vorig jaar. De komende maanden wordt de nu ingewijde, tweede detector nog flink getest. Uiteindelijk moet het complete experiment dit najaar met zijn werk gaan beginnen.

Europese tegenhanger

En dat is niet het enige. In Italië, bij Pisa, staat namelijk óók zo’n L-vormig experiment, VIRGO, dat momenteel óók wordt omgebouwd tot een Advanced versie. Volgens recente berichten zou deze Europese tegenhanger van LIGO, waar Nederland flink aan bijdraagt, in november weer worden opgestart.

Dat er meerdere experimenten tegelijk naar zwaartekrachtsgolven gaan zoeken, is overigens geen geldverspilling, maar een goede zaak. Als één L iets meet, kan dat signaal namelijk nog zijn veroorzaakt door een of ander lokaal verschijnsel; een windmolenpark of een passerende trein bijvoorbeeld. Maar als zowel de twee LIGO-detectors in de VS als de VIRGO-detector in Europa op nagenoeg hetzelfde moment iets meten… Dan mag je toch wel serieus gaan denken aan een zwaartekrachtsgolf uit de ruimte.

Binnenkort in KIJK een reportage over Advanced VIRGO en de zoektocht naar zwaartekrachtsgolven!

Bron: NSF

Beeld: Cfoellmi/CC BY-SA 3.0