In zijn algemene relativiteitstheorie beweerde Einstein dat de ruimte om ons heen niet statisch is. Er zouden zogenaamde zwaartekrachtsgolven zijn, trillingen in de ruimtetijd. Govert Schilling, die al 50 boeken schreef, werkt momenteel aan een boek over zwaartekrachtsgolven. ‘Daarbij moet ik jullie wel om enig geduld vragen, want het duurt nog tot eind 2017’, aldus Schilling in zijn door Studium Generale en studievereniging Arago (technische natuurkunde) georganiseerde lezing.
Bijna alle voorspellingen van Einstein lijken tot op heden uit te komen, behalve die van zwaartekrachtsgolven. Om die op te wekken moet een enorm stijve ruimte in beweging worden gebracht. Schilling: ‘Als ik op een blok beton sla, trilt het niet. Maar tegen een gelatinepudding hoef ik maar te tikken. Denk aan de ruimte als een enorm blok stijf beton.’
Pulsar
Twee natuurkundigen ontdekten in 1974 hoe deze enorm stijve ruimte in beweging werd gebracht. Zij namen met een radiotelescoop twee snel ronddraaiende neutronensterren waar, die ook om elkaar heen draaiden. Een van deze twee was een pulsar (die elektromagnetische straling uitzond) en daardoor kon deze worden gebruikt als astronomische klok.
De trilling kan volgens Schilling ongeveer worden beschreven als de trilling van een kurk die in het water ligt en door de watergolf op en neer gaat. De uitgestoten energie van deze pulsar komt overeen met Einsteins berekening van energieverlies. Dit was indirect bewijs voor het bestaan van zwaartekrachtsgolven.
Metingen
Hoe kun je deze trillingen in het vierdimensionale ruimtetijdscontinuüm meten? Dat wordt gepoogd met een zogenaamde interferometer, vertelde Schilling. ‘Een laser komt binnen bij een beamsplitter en die verdeelt de straal precies gelijk over twee buizen. Als de buizen even lang zijn, dan wordt het licht sterker. Anders doven ze juist.’
Zwaartekrachtsgolven kunnen de buis in beweging brengen en daardoor zouden ze gemeten kunnen worden. Virgo (in Italië) en LIGO (in de VS) gebruiken een dergelijke opstelling, bij LIGO met 4 kilometer lange vacuümbuizen. Tot op heden is nog altijd geen zwaartekrachtsgolf gemeten met deze technologie.
Daarnaast is ook met de radiotelescoop geprobeerd zwaartekrachtsgolven waar te nemen. Tot op heden ook zonder succes. De meetkansen waren sowieso laag. De vraag is of het lang gaat duren of juist niet. Zie het alsof je doof in de jungle rondloopt en dan je gehoor terugkrijgt. Dat voor jou onbekende geluid wil je dan onderzoeken, hield Schilling zijn gehoor voor.
Vooravond van een revolutie
Door een presentatie op Harvard groeide het vertrouwen in het meten van de zwaartekrachtgolven. Bij LIGO is alle apparatuur vernieuwd en gevoeliger gemaakt. In september is een nieuwe run gestart, die zal duren tot half januari. Schilling: ‘We staan aan de vooravond van een revolutie. Met deze gevoeligheid moet het binnen een paar jaar lukken.’
Afgelopen donderdag is de LISA Pathfinder testsatelliet gelanceerd en in de jaren ’30 van deze eeuw zou er een interferometer op ruimtelijke schaal met een afstand van 1 miljoen kilometer moeten worden verwezenlijkt. Bovendien wordt binnenkort een ondergrondse Einsteintelescoop gelanceerd met diepgekoelde golven. Die komt mogelijk op het drielandenpunt. ‘Dat betekent dat hij misschien een klein stukje in Nederland komt, zou dat niet mooi zijn?’
Schilling: ‘Als mensen meer willen weten over zwaartekrachtsgolven, lees dan eind 2017 mijn boek. Hopelijk ook met daarin de eerste ontdekking van zwaartekrachtsgolven.’
