Stichting FOM
20 mei 2011
Nieuwe plannen voor revolutionair observatorium
Wetenschappers het FOM-instituut voor subatomaire fysica Nikhef zijn
nauw betrokken bij het ontwerp voor Einstein Telescope: Europa's
volgende generatie detector die het heelal kan 'zien' in
gravitatiestraling. Gravitatiegolven zijn uiterst kleine rimpels in het
weefsel van ruimtetijd, waarvan voorspeld is dat ze zijn ontstaan uit
kosmische catastrofen als samensmeltende zwarte gaten en ineenstortende
supernovae. Deze detector zou het mogelijk maken om de vroegste
gebeurtenissen in het heelal - direct na de oerknal - te onderzoeken.
Het ontwerp wordt gepresenteerd op het terrein van de European
Gravitational Observatory (EGO) in Pisa, Italië.
Figuur 1. Artist impression van Einstein Telescope
vergroten Figuur 1. Artist impression van Einstein Telescope
Figuur 2. Artist impression van Einstein Telescope
vergroten Figuur 2. Artist impression van Einstein Telescope
Figuur 3. Artist impression van Einstein Telescope
vergroten Figuur 3. Artist impression van Einstein Telescope
Net zoals eerdere detectoren, zal ook het Einstein Observatorium (ET)
gebaseerd zijn op de meting van minieme veranderingen (kleiner dan een
atoomkern) in de lengtes van de twee, kilometers lange, verbonden
armen, veroorzaakt door een passerende gravitatiegolf. Laserbundels in
de armen slaan het periodieke uitrekken en krimpen op als
interferentiepatronen in de centrale detector. Maar deze detector wordt
wel honderd keer gevoeliger zijn voorgangers. Dit kan door de ET
ondergronds te bouwen, op een diepte van 100 tot 200 meter. Zo worden
de effecten van resterende seismische bewegingen gereduceerd. Ook maakt
de ondergrondse locatie het mogelijk om grotere gevoeligheden bij lage
frequenties (tussen 1 en 100 hertz (Hz)) te bereiken.
Multi-detector
Het ET-project zal de belemmeringen van bestaande detectorlocaties
overwinnen, door dat het meer dan één gravitatiegolfdetector bevat. Het
observatorium bestaat uit drie genestelde detectoren, die elk bestaan
uit twee interferometers met 10 kilometer lange armen. Eén
interferometer zal laagfrequentie-gravitatiegolfsignalen (2 tot 40 Hz)
detecteren, terwijl de andere de hoogfrequente componenten meet. De
configuratie is zo ontworpen dat het observatorium verder ontwikkeld
kan worden door toekomstige verbeteringen te implementeren. Zo kan het
zowel zijn voordeel doen met ontwikkelingen in interferometrie, als
reageren op een veelvoud aan wetenschappelijke doelen.
Theorie van gravitatie
Jo van den Brand (Nikhef), leider van een werkgroep in ET: "Einstein
Telescoop zal een nieuw venster openen op ons heelal door direct de
rimpels in ruimtetijd te detecteren, die gegenereerd worden door de
meest energetische objecten en gebeurtenissen in ons universum. Dit
levert belangrijke mogelijkheden voor precisiemetingen van de effecten
van sterke en dynamische gravitatievelden. Dergelijke metingen
onthullen elk eventueel mankement in het zo solide en succesvolle
bouwwerk van Einsteins algemene relativiteitstheorie en zullen ons de
weg wijzen naar de echte theorie van gravitatie. Deze verenigt de
principes van relativiteit met kwantummechanica. Omdat gravitatiegolven
praktisch zonder verzwakking doordringen in alle gebieden van ruimte en
tijd, kan ET golven meten afkomstig van gebieden met de grootste
materiedichtheid, de vroegste stadia van de Big Bang, en de meest
extreme krommingen van ruimtetijd."