Waarom iedereen opgewonden moet zijn over de vermoedelijke vondst van zwaartekrachtsgolven

Morgen ga ik voor New Scientist naar het VIRGO-experiment, vlakbij Pisa in Italië. Op een persconferentie, die half vijf ’s middags begint, maken onderzoekers vermoedelijk de vondst van zwaartekrachtsgolven bekend. Het belooft het grootste natuurkundenieuws sinds jaren te worden.

Langs elkaar cirkelende sterren - of zwarte gaten - laten de ruimtetijd langzaam deinen. Op die manier ontstaan zwaartekrachtgolven.
Langs elkaar cirkelende sterren – of zwarte gaten – laten de ruimtetijd langzaam deinen. Op die manier ontstaan zwaartekrachtgolven.

Vanaf het moment dat de eerste geruchten opdoken op social media, deint een rimpeling van enthousiasme door de wereldwijde natuurkundegemeenschap die een stuk gemakkelijker te zien is dan de rimpelingen in de ruimtetijd die fysici mogelijk eindelijk hebben ontdekt. De reden voor dat enthousiasme is even simpel als terecht: de mogelijke vondst van zwaartekrachtsgolven.  Die ontdekking zou immers het sluitstuk vormen van een zoektocht die net zo belangrijk en fundamenteel was – en bovendien langer duurde – dan die naar het higgsdeeltje. Het enige dat jammer is? Waar Peter Higgs de experimentele bevestiging van zijn baanbrekende theoretische idee aan Cern in 2012 nog kon meemaken, kan Albert Einstein dat helaas niet meer.

Bovenop het nieuws

Dat betekent gelukkig niet dat de spirituele opvolgers van Einstein – de fysici die vandaag de dag aan het roer staan van de grote, internationale experimenten die onze werkelijkheid proberen te doorgronden – minder enthousiast zijn. In tegendeel: zwaartekrachtsgolven zijn een big deal, die de gemoederen zowel on- als offline flink bezig houden. Morgen, wanneer we eindelijk te weten komen of ‘ze’ dan echt zijn gevonden, zijn wij er daarom de hele dag live bij. Met een liveblog op deze site, vanaf de persconferentie bij Nikhef, het Nederlandse instituut voor deeltjes- en hoge energiefysica, dat een dikke vinger in de pap heeft bij de zoektocht naar zwaartekrachtgolven. En, last but not least, vanuit Pisa, waar vlakbij het zenuwcentrum van het VIRGO-experiment huist, de Europese tegenhanger van het LIGO-experiment dat, als de geruchten kloppen, zwaartekrachtgolven op heterdaad heeft betrapt.

Daar vlieg ik morgen heen en spreek ik in aanloop naar, tijdens en ook na de persconferentie met de Nederlandse en internationale kopstukken uit de jacht op zwaartekrachtgolven en krijg ik een rondleiding bij het VIRGO-experiment, dat binnenkort net als LIGO met een grotere nauwkeurigheid naar zwaartekrachtgolven gaat speuren. Dat is enorm leuk voor mij – ik sta te popelen om te vertrekken – maar gelukkig ook voor de lezers van New Scientist. Wij nemen u namelijk morgen de hele dag mee in ons liveblog zodat u net als wij bovenop al het laatste nieuws zit.

Eindelijk beet

Einsteins grootste blunder
New Scientist #26 bevat een dossier gewijd aan de 100e verjaardag van de algemene relativiteitstheorie Bestel in onze webshop of lees op Blendle

Nu vraagt u zich misschien af waar al dat enthousiasme over zwaartekrachtgolven vandaan komt. Die vraag heeft drie antwoorden. Allereerst is er het verhaal van Albert Einstein, die een eeuw geleden met zijn algemene relativiteitstheorie op de proppen kwam. Die theorie werkt als een trein en staat nog altijd stevig op zijn sokkel. Zonder die relativiteitstheorie zouden GPS-satellieten bijvoorbeeld niet goed hun werk kunnen doen en zouden we veel minder begrijpen van de bewegingen van onze planeten. Andere voorspellingen van die theorie, zoals het gekke effect dat licht door zwaartekracht kan afbuigen waardoor rond hele zware kosmische voorwerpen een soort opmerkelijke ruimtelenzen kunnen ontstaan, zijn door astronomen keer op keer experimenteel aangetoond. Alleen de zwaartekrachtgolven ontbraken nog. Daar zoeken fysici daarom al vele tientallen jaren naar, met steeds gevoeligere experimenten. En nu hebben ze dus vermoedelijk eindelijk beet. Als het waar is, is dat alleen al daarom een fantastisch resultaat.

De tweede reden dat mensen zo enthousiast zijn, is dat deze meting – als het inderdaad gelukt is – vanuit technisch oogpunt zo razend knap is. Het LIGO-experiment is een gigantisch ding waarin licht heen-en-weer kaatst over kilometers afstand. Een zwaartekrachtgolf is een rimpeling in de ruimtetijd, het vierdimensionale grafiekpapier waarop onze werkelijkheid is getekend. Zo’n golf kunnen we ons moeilijk voorstellen omdat we gewend zijn dat bij een golf of trilling ‘iets’ trilt. Wanneer een zware vrachtwagen langs dendert, kan bijvoorbeeld een kopje op een tafel gaan trillen. Maar bij een zwaartekrachtgolf trilt niet alleen het kopje op de tafel, maar ook dat kopje en de tafel zélf. Kortom: zwaartekrachtgolven zijn gekke dingen, die je alleen kunt betrappen met een ingenieus meetapparaat.

LIGO en VIRGO voldoen aan die eis. Als daar een zwaartekrachtgolf doorheen trekt, vervormt de opstelling van het experiment zodanig dat het pad van het licht dat heen-en-weer kaatst een onvoorstelbaar klein beetje verandert, een fractie van een fractie van de diameter van een atoom. En tóch kunnen LIGO en VIRGO die vervorming meten, aan de hand van het gedrag van het heen-en-weer kaatsende licht. Daaruit kunnen ze vervolgens reconstrueren of er een zwaartekrachtgolf doorheen trok. Door dat te vergelijken met de theorie, kunnen ze zelfs bepalen wat voor sóórt zwaartekrachtsgolf het was en daarmee bepalen of dit bijvoorbeeld een golf is ten gevolge van het botsen van twee zwarte gaten, zoals de geruchten stellen. Met andere woorden: het gaat morgen dus om een onvoorstelbaar ingewikkelde meting. Als die gelukt is, dan is dat razend indrukwekkend.

Nieuw stuk natuurkunde

Tot slot – en dat is misschien nog wel het belangrijkste – is het enthousiasme voor deze mogelijke meting zo groot omdat het kunnen meten van zwaartekrachtgolven een heel nieuw stuk natuurkunde kan blootleggen. Tot nog toe bestudeerden we het universum met elektromagnetische golven, beter bekend als ‘licht’ – zoals we dat zien – of ‘radio’ – zoals we ontvangen met onze zenders. Zwaartekrachtgolven zijn echter geen golven IN het universum, maar golven VAN het universum. En als we daarnaar gaan kijken en luisteren, kun je dingen ontdekken die hiervoor onvoorstelbaar waren.

Zo is er een punt in de tijd in het verleden van het universum waarin het heelal voor het eerst voldoende was afgekoeld dat het doorzichtig werd en straling zich er doorheen kon verplaatsen. Van hoe het universum er daarvoor uit zag kunnen we met behulp van licht daardoor niets zien. Het oudste beeld dat we kennen – de zogheten kosmische achtergrondstraling – is de nagloed van de oerknal. Die nagloed vertelt ons het meeste van wat we nu weten en snappen van de oorsprong van ons heelal. Maar zwaartekrachtgolven hebben er geen boodschap aan of het universum wel of niet doorzichtig is voor licht. Die bewegen daar gewoon doorheen. En dus kun je met zwaartekrachtgolven best een ‘plaatje’ van het universum maken dat verder terug kijkt in de geschiedenis van het heelal dan we tot nog toe voor mogelijk hielden. Misschien zelfs tot aan de oerknal.

De ontdekking van zwaartekrachtgolven doen ons in zekere zin daarom de kosmische schellen van de ogen vallen. Het is alsof we tot nog toe alleen geluid konden horen en nu kunnen zien. Alle kleurenpracht en vormen die we niet konden onderscheiden komen daardoor ineens binnen handbereik. Die radicaal nieuwe blik op de kosmos gaan we in de komende jaren blootleggen – als onze detectoren daar goed genoeg voor blijken, althans. Met zwaartekrachtgolven kunnen we dan het universum bestuderen op een manier die fysici nooit eerder voor mogelijk hielden. En dát is waarom iedereen zo enthousiast is over wat er morgen hopelijk wordt aangekondigd.

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.

Lees ook:

Over de auteur

George van Hal

George van Hal is wetenschapsjournalist en coördinerend redacteur bij New Scientist. George studeerde sterrenkunde, is zelfverklaard sciencefiction- en filmfanaat, en schreef daarover het boek Robots, aliens en popcorn. George zit op Google+ en Twitter. Meer informatie over George en zijn artikelen is te vinden op zijn website.



14 Reacties

  • Robert

    | Beantwoorden

    Ik krijg steeds meer het gevoel dat wetenschappers een soort hobbyisten zijn, die zich bezighouden met dingen waar de mensheid niet veel aan heeft. Het gedoodverfde argument van wetenschappers is altijd dat juist die fundamentele wetenschap ons verder kan helpen bij het oplossen van de wereldproblemen.
    Terwijl het hele klimaat naar de knoppen gaat en we nog steeds in oude dieselauto’s rond moeten rijden (ja want ik heb geen geld voor een Tesla), viert de wetenschappelijke wereld feest over het kunnen meten van zwaardekrachtgolven.
    95% van de mensheid heeft geen idee wat zwaartekrachtgolven zijn en nog minder weten wat je er dan mee zou kunnen. Kunnen we niet eerst de noodzakelijke dingen doen, voordat we gaan ontdekken wat er op het moment van de oerknal precies gebeurde? Een veel beter accu voor het opslaan van duurzame energie of een werkende fusiecentrale, zou veel groter wereld nieuws zijn in mijn beleving.

    • Jasper

      | Beantwoorden

      Het ligt in de aard van de mensheid om nieuwsgierig te zijn naar het onbekende en om hierdoor dingen te doorgronden. Natuurlijk zijn er hedendaags (voor het merendeel van de mensheid) urgentere zaken dan zwaartekrachtgolven, hier wordt dan ook onvoldoende aandacht aan besteedt, maar het is niet zo dat als wetenschappers/media de aandacht weerleggen van zwaartekrachtgolven, diezelfde wetenschappers/media opeens hun aandacht vestigen op andere problemen. Zo zit het nu eenmaal niet in elkaar. Hiernaast kunnen we nu nog niet de consequenties (zowel korte als lange termijn) inzien van een mogelijke waarneming van de zwaartekrachtgolven. Het navigatiesysteem – waar in dit artikel naar wordt gerefereerd – werd ook pas decennia na de openbaring van de relativiteitstheorie ontwikkeld. Het kan zomaar zo zijn dat door de ontdekking van zwaartekrachtgolven, de mensheid over honderd jaar in staat is om tot (voor nu) ongekende en ontzagwekkende prestaties te komen, die misschien wel (direct of indirect) een oplossing bieden voor wereldproblemen.

    • Tom

      | Beantwoorden

      Ik ben het helemaal met je eens, maarja woorden alleen zorgen niet voor verandering… we zullen allemaal zelf actie moeten ondernemen om de aarde te redden.

    • Jaap

      | Beantwoorden

      Er zijn genoeg wetenschappers bezig met de zaken die u noemt. Fundamentele wetenschap is noodzakelijk om het universum te begrijpen. De ontdekking van quantum mechanica wekte in de jaren ’30 (crisistijd) dezelfde ergenis op, terwijl nu onze hele technologische samenleving op de kennis daarvan gebaseerd is. Dus fundamenteel onderzoek is zeker nuttig.

    • D. Suurland

      | Beantwoorden

      U vergeet even dat alle zaken die u noodzakelijk noemt, zoals klimaatbescherming, elektrische auto’s , betere accu’s, kernfusie, voortkomen uit fundamenteel onderzoek. Het komt mij voor dat u van onderzoekers verwacht dat zij uit het niets een elektrische auto met een hyperefficiente accu produceren. Dan vergeet u dat daar honderden zo niet duizenden onderzoeken aan ten grondslag liggen die u als hobby zou wegzetten. Zonder die ‘hobbies’ waren we nooit voorbij het stenen tijdperk gekomen. Het probleem is dan ook niet de mentaliteit waarmee wetenschappers wetenschap beoefenen, maar de mentalitiet waarmee niet-wetenschappers naar wetenschap kijken. Die laatste categorie staat vooral in de weg van technologische vooruitgang omdat zij zelf niet het vermogen hebben om in te schatten wat wel en niet van waarde is maar er wel over willen mee beslissen. De volgende keer dat u uw mobiele telefoon gebruikt om de weg naar de supermarkt te vinden zou u eens moeten bedenken hoeveel duizenden hobby projecten er nodig waren om dat mogelijk te maken. Het probleem ligt bij uw gebrekkige kennis van de wijze waarop technologie en vooruitgang tot stand komt.

    • Gn

      | Beantwoorden

      @robert. Ik begrijp niet dat veel mensen in deze maatschappij dergelijk onderzoek onnodig vinden en het een ‘hobby’ vinden. Dit is zogenaamd weggegooid geld, maar de miljarden die aan voetbal worden besteed is zeker geen hobby. Dit is meesterlijk werk en zoals al gezegd heeft astrologisch onderzoek ons gigantisch veel opgeleverd. Zo kun je dankzij de ruimtevaart tegenwoordig sondevoeding middels een infuus krijgen wanneer je medisch gezien niet in staat bent te eten.
      Overigens gaat het klimaat niet naar de knoppen. De opwarming betekend niet dat het klimaat niet werkt. Correcter is om te zeggen dat wij als mensheid een probleem krijgen wanneer we niet ons niet aan het klimaat aanpassen.

  • Wouter Serdijn

    | Beantwoorden

    De ontdekking van de accu, of eigenlijk de batterij, door Galvani was een ontdekking binnen het kader van de fundamentele wetenschap,die pas later toegepaste waarde kreeg.

  • Jelle

    | Beantwoorden

    Robert, volgens mij proberen ze juist uit te leggen wat zwaartekrachtgolven zijn. Dit onderzoek is nogal bijzonder. En omdat jij het niet begrijpt zouden ze hier maar geen onderzoek naar moeten doen? Rare redenatie. Dat volgens jou 95% van de mensheid geen idee heeft waar dit over gaat is toch geen reden om er niks mee te doen?

  • Jeremy

    | Beantwoorden

    Beste Robert,

    De wetenschap gaat volop in diversiteit. Er zijn ontzettend veel dingen ontdekt in het verleden, waarvan er destijds werd gedacht er niks aan te hebben, ook te maken met het feit dat andere takken van de wetenschap nog in hun kinderschoenen stonden en nog niet het niveau hadden behaald om er iets mee te kunnen doen. Omdat een bepaalde richting in de wetenschap winst behaald, kan de andere daar van profiteren. (medici bijvoorbeeld). en inderdaad de meeste mensen begrijpen niks van wetenschap, maar als de wetenschap gebaseerd zou zijn op jouw redenatie van wetenschap, dan hadden we nog rondgerend in schapenvellen. Het is maar goed dat bepalende personen met jouw visie niet met Einstein hadden gewerkt. Vaak lijken dingen nutteloos, omdat 95% van de mensen (zoals jij) er totaal niks van begrijpen. Laat deze wetenschappers in deze hoek hun ding doen, dan mag jij je bemoeien met de wetenschap die je wel begrijpt.

  • Anoniem

    | Beantwoorden

    @ Robert, u hebt u computer, internet, GPS, GSM enzovoorts te danken aan “hobbies”.

  • Vincent Remers

    | Beantwoorden

    Ik denk dat Robert bedoelt dat het klimaatprobleem acuter is dan een ontdekking die misschien in de (verre) toekomst van belang is.

  • Anoniem

    | Beantwoorden

    Vincent wordt daar niets aan gedaan dan? Er zijn genoeg oplossingen om het klimaatprobleem op te lossen. Een wetenschapper is niet iemand die alle richtingen van de wetenschap beheerst. Iemand die van ruimtewetenschap zijn niche gemaakt heeft kan moeilijk het klimaatprobleem oplossen…. Daar zijn weer heel veel andere wetenschappers mee bezig.

  • corrupteboel

    | Beantwoorden

    Is er een relatie tussen zwaartekrachtgolven en het fenomeen kwantumverstrengeling en zouden transversale golven waarvan in de ethertheorie sprake van is zoals oa tesla zei, er een herleidbaar verband mee hebben.sorry voor de ongenuanceerde vraagstellling hopelijk is de gedachte duidelijk.

  • A. van de B.

    | Beantwoorden

    Dag allen,

    Volgens mij is het onzin dat je a.d.h.v. zwaartekrachtsgolven een stuk van de kosmische geschiedenis (of tot de oerknal) kan terughalen.
    Binnen de huidige wetenschap zijn nu nog teveel hiaten om überhaupt het bestaan van een oerknal en de daarbij behorende evolutie te verklaren.
    Probeer eerst dat maar eens…!

    Hg,
    A. van de B.

Plaats een reactie