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: