Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Krijn Soeteman

Nieuwsredacteur

Rimpels in de ruimte-tijd: ze zijn er

Einsteins theorie klopt, en nu verder

Door , 205 reacties

De instrumenten, hoe meten ze?

Nu zijn er zwaartekrachtsgolven gemeten bij de twee LIGO-installaties in de VS en dat weten we zeker. Maar hoe gaat dat meten in zijn werk?

Eerst even terug naar 1974, toen Russell Hulse en Joseph Taylor ontdekten dat twee neutronensterren of pulsars dichter bij elkaar kwamen doordat ze heel kleine beetjes energie verloren door het uitzenden van zwaartekrachtsgolven. Voor deze ontdekking kregen ze in 1993 de Nobelprijs voor de natuurkunde.

Artist Impression van een neutronenster die 25 keer per seconde rond zijn as draait en elke 2,5 uur rond een witte dwerg draait Bron: Nikhef

Om daadwerkelijk een gravitatiegolf te meten, moest natuurlijk een experiment bedacht worden. Rond 1968 bedacht een natuurkundige de Weber Bar, bestaande uit verschillende aluminium cilinders van 2 meter lang en 1 meter in diameter. In Leiden bedachten ze de MiniGRAIL, een sferisch instrument of gravitatiegolftelescoop, bestaande uit een cryogeen gekoelde bol koper met aluminium van 1400 kilogram. Een zwaartekrachtsgolf zou een zeer kleine fractie van zijn energie op de bol moeten overbrengen.

Deze systemen bleken vooralsnog geen van alle, ook niet in nieuwere incarnaties, gevoelig genoeg. Op Antarctica leek het BICEP 2-experiment in 2014 even zwaartekrachtsgolven gezien te hebben. Helaas bleek het bewijs van zwaartekrachtsgolven uit het vroege universum te bestaan uit galactische stofdeeltjes.

Een ander meetinstrument bestaat uit een laserinterferometer. Dit is het principe waar de twee LIGO-detectoren op gebaseerd zijn. Het instrument bestaat uit een laserstraal die gericht wordt op een speciale spiegel die de helft van het laserlicht weerkaatst onder een hoek van negentig graden en de andere helft doorlaat. Elke laserbundel gaat door een lange, rechte buis van 4 kilometer. Aan het eind van die buis zit weer een spiegel die het licht weer terugkaatst. De buizen moeten honderden kilometers lang zijn, maar dat kan niet, daarom worden er spiegels gebruikt om de buizen virtueel te verlengen. Als de bundels bij elkaar komen, moeten ze elkaar in principe uitdoven: het experiment is zo gemaakt dat de twee laserbundels precies een halve fase van elkaar verschillen. Bij verstoringen onderweg, dus als de buizen door zwaartekrachtsgolven korter of langer worden, doven ze elkaar niet langer precies uit en moet een lichtsignaal waarneembaar zijn.

Deze video van Nikhef legt uit hoe de Virgo-opstelling in Italië werkt.

Als er een zwaartekrachtsgolf langskomt, dan is er even licht te zien, want de zwaartekrachtsgolf rekt de ene arm even uit en maakt de andere korter. Even later draait dat effect om en is de kortere arm langer en de langere korter. Daardoor doven die twee lichtbundels elkaar even niet uit en is er een kortstondige lichtflits te zien.

De twee LIGO-detectors liggen 3000 kilometer uit elkaar in Hanford, Washington en Livingston, Louisiana. Ze kunnen het rekken en krimpen van de ruimtetijd waarnemen met minder dan een tienduizendste van de diameter van een proton. De reden dat er twee detectoren gebouwd zijn, is omdat een dergelijk experiment ten minste een keer herhaald moet worden, ofwel dezelfde gravitatiegolf moet door beide detectoren waargenomen zijn.

In Europa is onlangs het Virgo-experiment in gebruik genomen in Cascina in Italië. Met deze derde detector zou het signaal drie keer waargenomen kunnen worden

Dit betekent natuurlijk dat de experimenten makkelijk gestoord kunnen worden door invloeden van buitenaf. Daarom liggen de experimenten ook in gebieden waar weinig verkeer is en verstoring door seismische activiteit gering is. De onderzoekscomplexen zijn volgestopt met sensoren die eventuele verstoringen kunnen waarnemen, zodat metingen niet de mist in gaan. Zeker met spiegels die op de biljardste millimeter nauwkeurig moeten zijn. Verder worden alle componenten ondersteund door speciale anti-tril-systemen die trillingen ook nog eens heel sterk af kunnen zwakken.

LIGO, Hansford

Virgo, Italië


Apple iPhone X Google Pixel XL 2 LG W7 Samsung Galaxy S8 Google Pixel 2 Sony Bravia A1 OLED Microsoft Xbox One X Apple iPhone 8

© 1998 - 2017 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Hardware.Info de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True

*