ERC Advanced Grant voor verbeterde detectie van zwaartekrachtgolven
De European Research Council maakt vandaag bekend dat het meer dan 2 miljoen euro toekent aan Prof. Stefan Hild. De ERC Advanced Grant is bedoeld voor het ontwikkelen en testen van technologie waarmee toekomstige zwaartekrachtgolf-detectoren, zoals de Einstein Telescoop, nóg gevoeliger kunnen worden.
Zwaartekrachtgolven – rimpelingen in het weefsel van de ruimte-tijd, veroorzaakt door extreme gebeurtenissen zoals het botsen van sterren – helpen ons het universum beter te begrijpen. We kunnen er bijvoorbeeld van leren wat er vlak na de oerknal gebeurde. We moeten de golven dan wel eerst waarnemen. En hoewel Einstein het bestaan van zwaartekrachtgolven al zo’n 100 jaar geleden voorspelde, geloofde hij óók dat mensen de minuscule effecten van zwaartekrachtgolven nooit op aarde zouden kunnen meten.
Vandaag de dag weten we beter: het natuurkundige vakgebied is in een stroomversnelling geraakt. In 2015 noteerden onderzoekers dan eindelijk de eerste waarneming van een zwaartekrachtgolf. Sindsdien meten high-tech-detectoren zoals LIGO in de VS en Virgo in Italië er ongeveer één per week. In de toekomst gaan dat er nog veel meer worden.
Nieuwe vooruitzichten vergen nieuwe technologieën
Wereldwijd maken natuurkundigen zich op voor de volgende generatie zwaartekrachtgolf-detectoren, die niet één maar duizenden zwaartekrachtgolven per week moeten oppikken. Het bouwen van zo’n machine is een waanzinnige natuurkundige en technische prestatie en iets wat met de huidige technologieën nog niet mogelijk is.
De ERC Advanced Grant financiert het onderzoeken en ontwikkelen van een nieuw type interferometer. Zo’n instrument meet het golfpatroon dat ontstaat wanneer lichtbundels over elkaar heen worden gelegd. Wanneer zwaartekrachtgolven de lichtbundels verstoren – door ze fysiek een heel klein beetje korter of langer te maken – is dat terug te zien aan subtiele veranderingen in die patronen.
Huidige zwaartekrachtgolf-detectoren maken al gebruik van interferometers. Prof. Hild en zijn onderzoeksgroep hebben echter twee nieuwe methoden uitgevonden die interferometrie – vooralsnog in theorie – op een krachtigere manier kunnen inzetten. Prof. Hild: “De gevoeligheid van state-of-the-art interferometers wordt beperkt door iets wat quantum-onzekerheid heet en voorspeld is door Werner Heisenberg. Met deze ERC-subsidie gaan we onderzoeken of onze ideeën en slimme quantumtechnologieën het Heisenberg Onzekerheidsprincipe kunnen ‘foppen’, om zo toekomstige zwaartekrachtgolf-detectoren nog beter in staat te stellen om de geheimen van ons universum te ontrafelen.”
Op papier kunnen de verbeterde meetinstrumenten niet alleen meer zwaartekrachtgolven detecteren, maar zorgen de metingen er ook voor dat onderzoek naar een ander type zwarte gaten kan worden opgestart. Daarnaast kunnen de verbeterde interferometers mogelijk miljoenen euro’s besparen op technische upgrades omdat ze in bestaande zwaartekrachtgolf-detectoren zullen passen. De kunst is nu om de theorieën in de praktijk te brengen en de technologie klaar voor gebruik te maken.
Over de Einstein Telescoop
Wanneer de Einstein Telescoop over zo’n 10 tot 20 jaar voltooid is, is het de meest gevoelige zwaartekrachtgolf-detector ter wereld. Het ontwerp van de Einstein Telescoop bevat 3 tunnels van 10 km lang die als driehoek staan opgesteld. Door de tunnels schijnen lasers en interferometers verrichten metingen op elke hoek.
Om zo veel mogelijk ruis te onderdrukken moet de Einstein Telescoop tenminste 200 meter onder de grond gebouwd worden, en moet het apparaat bovendien op een plek komen te staan waar de bodemomstandigheden optimaal zijn. Er worden twee bouwlocaties overwogen: het Italiaanse eiland Sardinië en de Maas-Rijn-regio vlak buiten Maastricht.
ETpathfinder maakt de weg vrij
De onderzoeksgroep van Prof. Hild bevindt zich daarvoor in een ideale situatie. De groep leidt momenteel de bouw van ETpathfinder, een gezamenlijk project van meer dan 15 onderzoeksinstellingen uit Nederland, België, Duitsland en Frankrijk. ETpathfinder is een testfaciliteit voor het ontwikkelen van de technologie die nodig is voor de zwaartekrachtgolf-detectoren van de toekomst, waaronder de Einstein Telescoop. De Maastrichtse faciliteit zal een cruciale rol spelen bij het ontwikkelen van de nieuwe interferometers.
Prof. Hild: “ETpathfinder wordt de ideale testomgeving voor het ontwikkelen en optimaliseren van onze nieuwe ‘quantum-enhanced’ interferometrie-concepten. Het wordt een van de vele spannende technieken en technologieën die we de komende decennia met ETpathfinder gaan onderzoeken. Toegegeven, het om de tuin leiden van Heisenberg is best bijzonder en deze subsidie dekt daarmee een van de technieken die mij het meest nauw aan het hart liggen.”
In totaal ontvangen 209 onderzoekers uit heel Europa – van wie 17 in Nederland – in deze subsidieronde een ERC Advanced Grant. Lees het ERC-persbericht
Met deze ERC-subsidie gaan we onderzoeken of onze ideeën en slimme quantumtechnologieën toekomstige zwaartekrachtgolf-detectoren nog beter in staat stellen om de geheimen van ons universum te ontrafelen.
Prof. Stefan Hild
Lees ook
-
“Ik ben er trots op dat onze nieuwe groep Circular Plastics het eerste volledig eigen onderzoek publiceerde”, zegt Kim Ragaert. Drie jaar geleden, bij haar start in Maastricht, zette ze de onderzoeksgroep op. Inmiddels staat ze aan de basis van menige innovatie op het gebied van plasticrecycling en...
-
Gerco Onderwater onderzoekt hij de smaak van het heelal en bewaakt hij de smaak van het Maastricht Science Programme. Tijdens zijn oratie, 31 mei, gaf hij een voorproefje van zijn werk voor beiden.
-
Vaatchirurg en bijzonder hoogleraar Clinical Engineering Lee Bouwman houdt zich bezig met de implementatie van baanbrekende technieken in de gezondheidszorg. Hiervoor is samenwerking tussen technische en klinische deskundigen onontbeerlijk. Met inmiddels een waaier aan gezamenlijke innovaties als...
