Ontdekking zwaartekrachtgolven biedt kans voor vervolgproject in Limburg

De directe waarneming van Einsteins zwaartekrachtgolven was wereldnieuws dat ook in Limburg met gejuich werd ontvangen. Want het biedt een geweldige kans voor een vervolgproject, onder de Vaalserberg.

Beeld Lars Deltrap

De toch bepaald niet kleine conferentiezaal van het deeltjeslab Nikhef op Amsterdam Science Park puilt donderdagmiddag een week geleden uit van de studenten, staf, journalisten en andere belangstellenden. Mensen zitten in de banken, staan tegen elkaar op de trappen, leunen tegen muren, blokkeren de deuropeningen. Microfoonhengels, statieven met lampen, opengeklapte laptops, cameraploegen. Om 16.30 uur gaat het los.

Het hoge woord komt vanuit Washington DC. 'We. Have. Found. Gravity. Waves', begint daar om half vijf de baas van het Advanced LIGO-observatorium in de VS op dicteersnelheid op een persconferentie bij de National Science Foundation, zich zichtbaar bewust van de historische betekenis van zijn woorden. Het is het We've Got Him-moment van de natuurkunde, en de voortvluchtige is ditmaal niet Saddam Hoessein maar ruimte en tijd zelf, die blijken te golven als er maar heftig genoeg tegenaan wordt gebeukt. Zo'n anderhalf miljard jaar geleden, denken de fysici, vielen twee zwarte gaten ergens diep in het heelal in elkaar en smeten de energie van drie hele zonsmassa's de omgeving in als golven. Op 14 september 2015 om 11.51 uur voelden de LIGO-detectoren op de prairie in Washington en Louisiana een minieme rimpeling in hun 4 kilometer lange meetarmen vol lasers en spiegels. Een primeur.

Champagne

Dramatische gebeurtenissen, voor zover fundamentele wetenschap dramatisch kan zijn, en op drie plaatsen in de wereld gaat tegelijk een groot applaus op. Voor de onderzoekers. Voor de wetenschap in het algemeen. Er wordt gegrijnsd, op tafels geroffeld. En straks, het stond bij aankomst al klaar, is er champagne.

Maar het is niet alleen natuurkunde wat er deze donderdagmiddag speelt. In de bomvolle zaal van het instituut in Amsterdam zitten ook drie ambtenaren van de provincie Limburg, directeur Strategie Paul Baeten met Servi Verstappen en Ingrid Dupuits, helemaal uit Maastricht gekomen om het moment suprême mee te maken. Ceremoniemeester Frank Linde, de immer laconiek-joviale oud-directeur van het Nikhef die vandaag even de honneurs waarneemt van zijn naar Italië afgereisde opvolger Stan Bentvelsen, heeft bij aanvang nadrukkelijk 'onze Limburgse gasten' welkom geheten. Net als trouwens Jos Engelen, oud Nikhef-directeur en al jaren de hoogste baas van wetenschapsfinancier NWO. En ook topambtenaar Jeannette Ridder-Numan van het ministerie van OCW, een moleculair biologe die daar plaatsvervangend hoofd wetenschapsbeleid is.

Terwijl haast iedereen in de zaal in Amsterdam nietsvermoedend opgaat in de subtiele signalen die van de verre versmeltende zwarte gaten zijn opgevangen, is er in haast alles wat gezegd wordt ook een politieke subtext. Jarenlang al wordt in Europa nagedacht over een volgend observatorium voor zulke ruimtetijdgolven. En Nederland blijkt zomaar een van de potentiële kandidaten voor de bouw van de Einstein Telescope, zoals het ding moet heten. Deze ET, is het idee, zou heel goed passen onder de Vaalserberg.

Tekst gaat verder onder de graphic.

Beeld Lars Deltrap
Beeld Lars Deltrap

De gamechanger

Een paar dagen na alle opwinding steekt directeur Stan Bentvelsen van Nikhef zijn hoofd om de hoek van de deur als we net zijn gaan zitten met gravitatiefysicus Jo van den Brand. Donderdag, zegt Bentvelsen enthousiast, was echt de gamechanger. 'Dit is het moment dat we gaan pakken. Ik zeg: Universiteit Maastricht, en misschien ook Aken wel.' Moeten ze het straks over hebben, Jo en hij.

Jo van den Brand is de spin in het web van het Nederlandse gravitatieonderzoek en internationaal ook het gezicht ervan. De 61-jarige Limburger van geboorte is hoogleraar aan de Vrije Universiteit, maar zit dagelijks op het lab in de Watergraafsmeer. Hij zat in de analysecommissie die de opzienbarende meting van LIGO beoordeelde en vrijgaf, hij bouwt mee aan het opknappen van de Italiaanse pendant van LIGO, het Virgo-observatorium bij Pisa. Tegelijk is hij een van de architecten van ET en voorzitter van de commissie die er potentiële locaties voor moet spotten.

Van den Brand, er staat een serieuze aubergine racefiets in zijn kantoor, heeft het oorspronkelijke voorstel uit 2009 voor het nieuwe megaproject er even bijgepakt. Een boekwerk van meer dan vierhonderd pagina's, vol wetenschappelijke argumenten voor de bouw, en een behoorlijk gedetailleerd ontwerp.

Tussen de 50- en 100 miljoen

Als we nu beslissen de Einstein Telescope te bouwen, zegt hij, kan die rond 2028 in bedrijf zijn. Kosten: ruim een miljard euro. 'Dat is inderdaad een hoop geld', zegt hij er maar meteen bij. Begin april praten de Europese wetenschappers in Parijs over de weg voorwaarts. Maar daar krijgen we dan ook wat voor, is het verhaal van ET. Veel spannende wetenschap, maar ook bedrijvigheid in de vergrijzende krimpregio Zuid-Limburg. Ergens tussen de 50- en 100 miljoen per jaar moet dat toch wel voor een regio kunnen opleveren, is een eerste schatting, gemaakt op de oude envelop.

Superlatieven lijken nog haast te klein voor wat de Einstein Telescope moet worden. Net als in de huidige generatie zwaartekrachtgolfdetectoren wordt er gekeken naar de ruimte tussen spiegels met een duizelingwekkende precisie. Maar anders dan de bestaande observatoria moet het vervolg niet op het aardoppervlak worden gebouwd, maar diep onder de grond. Bovendien zou het systeem extreem gekoeld moeten worden; dat neemt nog veel meer bronnen van ruis weg. In het ontwerp van de Einstein Telescope leidt dat tot een ondergrondse driehoek van tunnels van elk ruim 10 kilometer lang, met op de hoekpunten laserstations, spiegels, interferometers die laserstralen vergelijken.

In feite, wijst Van den Brand in de schema's, zijn het drie golfdetectoren ineen. 'Vanuit elk hoekpunt heb je twee armen van 10 kilometer, waarvan je de afstand voortdurend vergelijkt, zoiets als LIGO en Virgo steeds vanuit één hoekpunt doen. Daarmee weet je beter waar signalen vandaan komen. Het systeem zal wel zoveel gevoeliger zijn, uitgangspunt is een factor duizend, dat je elke dag zwaartekrachtgolven zult waarnemen, in plaats van misschien een dozijn per jaar.' Een nieuw venster op de kosmos wordt het al genoemd. Belangrijk is bijvoorbeeld dat Einstein ook golven met lagere frequenties kan oppikken, waardoor niet alleen botsingen van zwarte gaten of neutronensterren kunnen worden gevoeld, maar ook de aanloop ervan.

Zwakkere signalen opmerken

De lengte van de armen doet er veel toe. Een ruimtetijdgolf blaast letterlijk de hele ruimte even op, waardoor een lichtsignaal meer ruimte moet afleggen van spiegel tot spiegel. Staan die dicht bij elkaar, dan is de extra reistijd miniem. Op grotere afstanden, 10 kilometer in plaats van 4 in LIGO en Virgo, is die variatie groter en dus gemakkelijker te meten. Met de extra gevoeligheid kunnen veel zwakkere signalen worden opgemerkt.

Een belangrijke afweging bij de bouw is in hoeverre bevingen in het aardoppervlak en de ondergrond voorkomen. Het beste is een rotsachtige formatie voor de in totaal zo'n 30 kilometer aan tunnelbuizen, met daarbovenop een zachte formatie van zand en klei. Daardoor blijft bijna alle rumoer van het oppervlak weg van de metingen.

Met Grontmij en KNMI bekeek Van den Brand geologische formaties en seismische data voor heel Europa en vond min of meer tot zijn verrassing dat het gebied onder 'zijn' Vaalserberg ook heel geschikt zou zijn. Daar zit vanaf ruim honderd meter diep een stabiele steenlaag, met een zacht heuvelland er bovenop. Vaals is een van de vijftien geopperde locaties in Europa, van verlaten mijnen tot zoutkoepels.

Lees ook:

Het hoge woord is er uit, na weken vol geruchten en speculaties: het heelal zelf rilt nu en dan als een waterbed waar een klap op is gegeven.

De topmensen naar Nederland halen

Van den Brand heeft ze allemaal bezocht. Er zijn nog enkele opties over. Omgeving Boedapest zou een mogelijkheid zijn. Sardinië in een oude kolenmijn. Of bij de Pyreneeën, favoriet van de Fransen. Van den Brand: 'Ik ben in de eerste plaats fysicus, ik wil gewoon dat dit apparaat er komt. En ik zal met evenveel plezier naar Sardinië gaan, als het daar op uitdraait. Maar dan mist Nederland wel wat. Als je dit neerzet, haal je letterlijk de topmensen van MIT en Caltech naar Nederland.'

De ontdekking van Einsteins golf is een cadeautje, benadrukt Van den Brand. 'Er liggen al een paar weken voorstellen bij KNAW en NWO om van de Einstein Telescope een prioriteit te maken op de Nationale Roadmap voor onderzoek, en een verkenning uit te voeren: wat brengt het aan werk, aan industrie, hightech, aan bewoners, internationaal verkeer, congressen, aan wetenschap en opleidingen. Maar ook: hoe zorgen we dat het mooie Limburgse landschap niet in een grote bouwput verandert?'

Het plan voor een Einstein Telescope in Limburg werd ruim een jaar geleden aangereikt op de jaarlijkse Limburg-borrel in het hart van de Haagse politiek. Liaisonofficier Rob Klöpping, de man die bij NWO industrie en wetenschap probeert te verbinden, sprak de gouverneur er aan met 'een interessant dingetje voor jullie' en zag hoe het meteen tot de verbeelding sprak. Dat voormalig provinciegenoot Jo van den Brand van het Nikhef de kar bleek te trekken, hielp daarna zeker mee, zeggen ingewijden.

Op het provinciehuis in Maastricht is directeur Strategie Paul Baeten in elk geval hoorbaar gegrepen door het idee van zo'n belangrijk wetenschappelijk project in zijn regio. Hij werkt aan een lobbyplan samen met Aken, en Luik om er in Europa de handen voor op elkaar te krijgen. 'Wij denken graag aan CERN en wat dat voor impact op zijn omgeving heeft. Dat stemt erg positief.'

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 de Persgroep Nederland B.V. - alle rechten voorbehouden