De kans dat er een enorme detector voor zwaartekrachtsgolven komt in Nederland is weer wat groter geworden. Een proefboring ondersteunt de verwachting dat de Limburgse grond geschikt is voor zo’n mega-experiment.
In september 2015 nam het Amerikaanse experiment LIGO voor het eerst zwaartekrachtsgolven waar: rimpelingen in de ruimtetijd, die bijvoorbeeld ontstaan wanneer twee zwarte gaten samengaan. Nu is het hoog tijd om naar de volgende stap toe te werken, vinden natuur- en sterrenkundigen: de Einstein Telescope. Dat is een nog grotere, nog geavanceerdere detector waarmee we zoveel mogelijk astronomische informatie kunnen ontfutselen aan deze golven. En deze ‘telescoop’ zou zomaar voor een belangrijk deel op – of liever gezegd ónder – Nederlandse bodem kunnen komen.
Eerder hadden simulaties al uitgewezen dat de Limburgse grond zich zou moeten lenen voor de beoogde ondergrondse detector met armen van 10 kilometer. De betreffende bodem bestaat namelijk uit harde rots met daarop een zachte bovenlaag die veel van de trillingen dempt die het uiterst gevoelige experiment zouden kunnen storen. Nu is er een gat geboord tot een diepte van 250 meter en daaruit blijkt dat de werkelijkheid strookt met de simulaties – in elk geval op de plek van deze proefboring.
Variaties in de zwaartekracht
Een van de volgende stappen is uitzoeken of de Einstein Telescope straks goed genoeg kan omgaan met de trillingen waar het experiment wél mee te maken krijgt. Frank Linde, programmaleider zwaartekrachtsgolven bij het deeltjesinstituut Nikhef en projectleider van de Einstein Telescope, legt uit: ‘Sowieso geldt: als de grond trilt, dan trilt alles wat zich in die grond bevindt mee. Die trillingen kunnen we prima ongedaan maken door onderdelen van de Einstein Telescope aan allerlei slingers en dempers te hangen.’
Daarnaast is er echter nog een tweede effect. ‘Er zijn allerlei variaties in de zwaartekracht, veroorzaakt door bewegende massa’s in de buurt. Ook die veroorzaken trillingen – en daar kun je zo’n detector niet voor afschermen.’ Wat wél kan, vervolgt Linde: ‘Heel veel versnellingsmeters neerzetten, zodat je aan de hand daarvan kunt reconstrueren hoe de zwaartekracht fluctueert. Dan kun je daar vervolgens voor corrigeren in de metingen van je detector.’
Deze techniek, active gravitational gradient noise cancellation genaamd, is echter niet nodig bij de huidige detectors voor zwaartekrachtsgolven en moet daarom nog getest worden. ‘We hebben een paar maanden geleden 140 versnellingsmeters gekocht, die we nu rond de Europese zwaartekrachtsgolvendetector Virgo gaan neerzetten’, zegt Linde. ‘Eind 2021 hopen we dan te hebben aangetoond dat we daarmee kunnen compenseren voor dit soort variaties in de zwaartekracht.’
Voornaamste concurrent
De voornaamste overgebleven concurrent van de Nederlands-Duits-Belgische locatie is het Italiaanse eiland Sardinië. Een belangrijk pluspunt is dat dit een rustiger gebied is dan Limburg, waardoor een detector hier met minder storende trillingen te maken zou krijgen. Daar staat dan weer tegenover dat een ‘Limburgse’ detector zich dichter bij allerlei relevante universiteiten, instituten en hightechindustrie bevindt.
Als alles volgens plan verloopt, doet de Einstein Telescope – of hij nu hier of in Italië komt – rond 2034 zijn eerste waarnemingen. In dat jaar wordt als het goed is ook LISA gelanceerd: een detector die bestaat uit drie onbemande ruimtescheepjes met onderlinge afstanden van 1 miljoen kilometer die vanuit de ruimte zwaartekrachtsgolven gaat meten. Aangezien de Einstein Telescope en LISA zwaartekrachtsgolven met verschillende golflengtes zullen kunnen meten, zouden deze twee observatoria elkaar mooi aanvullen.