Nieuws Zwaartekrachtgolfdetector

Limburgse bodem ‘stil genoeg’ voor zwaartekrachtgolfdetector

Zuid-Limburg lijkt geschikt als locatie voor de Einstein Telescope, zo blijkt uit proefboringen in het gebied. Het wetenschappelijk prestigeproject moet de opvolger worden van de detectoren die in 2016 voor het eerst zagen hoe ruimte en tijd kunnen trillen

Beeld Nikhef

De Zuid-Limburgse grond lijkt stabiel genoeg om als thuishaven te dienen voor de volgende generatie zwaartekrachtgolfdetector. Dat blijkt na proefboringen in het gebied, zo maakte het Nederlandse onderzoeksinstituut Nikhef donderdag bekend. De meting vond plaats aan het oppervlak en op 250 meter diepte in de regio Maas-Rijn. 

Het nieuws versterkt de positie van de grensregio tussen Nederland, België en Duitsland als kandidaatlocatie voor de zogeheten Einstein Telescope, een kilometers groot meetinstrument dat honderd meter onder de grond gestalte moet krijgen. Van de twaalf oorspronkelijke locaties  zijn er nog slechts twee in de race als thuislocatie van het wetenschappelijk prestigeproject. Naast Limburg zijn dat de mijnen van Sos Enattos op het Italiaanse Sardinië. 

Einsteins gelijk

Wanneer diep in het heelal zeer zware voorwerpen zoals zwarte gaten of neutronensterren op elkaar klappen, beginnen zelfs ruimte en tijd te trillen – alsof je met een lepel op een drilpudding slaat. In 2016 maten twee detectoren in de Verenigde Staten voor het eerst zo’n zwaartekrachtgolf en bevestigden daarmee en passant het gelijk van Albert Einstein. Hij had het bestaan van dergelijke golven ruim honderd jaar eerder als eerste voorspeld. Sindsdien hebben de twee Amerikaanse en de Italiaanse detectoren samen nog tientallen golven gemeten. De pioniers achter deze metingen wonnen in 2017 bovendien de Nobelprijs voor de natuurkunde.

Astronomen verzamelen informatie over de kosmos met behulp van telescopen die gevoelig zijn voor straling – van zichtbaar licht tot radiogolven en infrarood. Zwaartekrachtgolven openen een compleet nieuw venster op diezelfde kosmos: alsof je het heelal eerst alleen kon zien, maar nu ook plotsklaps kunt horen.

Stabiele bodem

De Einstein Telescope moet rond 2026 die nieuwe vorm van astronomie in een stroomversnelling brengen. Omdat het instrument op papier vele malen gevoeliger is dan zijn voorgangers, kan het tot duizend keer meer bronnen van zwaartekrachtgolven waarnemen.

Daarvoor moet je de ondergrondse detector alleen wel inbedden in een stabiele bodem. Zo’n dikke laag grond moet de drie armen van de detector, elk tien kilometer lang, beschermen tegen trillingen van buitenaf. Op die manier komen ze alleen in beweging wanneer zo’n ruimtetijdtrilling door het instrument trekt.

In de armen kaatsen continu laserstralen heen-en-weer tussen spiegels aan de uiteinden. Dat gebeurt op zo’n manier dat de stralen elkaar onderweg tegenkomen en uitdoven. Tenzij een zwaartekrachtgolf langstrekt en de armen van de detector een beetje kneedt, zodat ze afwisselend een piepklein beetje korter en langer worden. Dan doven de stralen elkaar plotsklaps niet langer uit en meet de detector een signaal. Uit de proefboringen blijkt nu dat de Limburgse grond de armen waarschijnlijk voldoende kan beschermen zodat de gevoelige metingen niet van buitenaf worden verstoord.

Net als Limburg voldoet ook het Italiaanse Sos Enattos waarschijnlijk aan de voorwaarden voor de Einstein Telescope: de juiste geologische samenstelling, weinig seismische activiteit en een relatief dunbevolkte regio. Italië huisvest momenteel ook al Virgo, de huidige Europese zwaartekrachtgolfdetector.

Uitgebreid geologisch en seismisch vervolgonderzoek moet nu bevestigen of de proefboring representatief is voor de gehele Zuid-Limburgse regio. Naar verwachting blijkt in 2022 of de locatie daadwerkelijk geschikt is voor het grootschalige experiment. 

Herkansing voor Nederland 

Alsof je een WK-finale verloren hebt, maar een herkansing krijgt. Zo moet het voelen voor Nederlandse natuurkundigen nu ze samen met Italië in de race zijn voor het huisvesten van de prestigieuze Einstein Telescope. In de jaren vijftig van de vorige eeuw was het gebied rond Arnhem nog een serieuze kandidaat als locatie voor CERN. Dat natuurkundelaboratorium zit nu in Genève en huisvest onder meer de Large Hadron Collider, de deeltjesversneller die in 2012 wereldwijd alle voorpagina’s haalde met de ontdekking van het higgsdeeltje. Dat deeltje is het sluitstuk van het standaardmodel van de natuurkunde, de theorie die alle deeltjes en hun onderlinge interacties vangt in een formule die past op een T-shirt of koffiemok. 

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden