17 oktober 2017

De absurditeit van het ontdekken van zwaartekrachtgolven

Het grootste probleem bij het opsporen van zwaartekrachtgolven is dat ze minuscuul klein zijn. Bij het detecteren van zwaartekrachtgolven verbergt men wat absurditeiten. Professor Rana Adhikari (hoogleraar natuurkunde, Caltech) legt dat in de video uit.

Maar eerst:
In 1984 werd onder aanvoering van Kip Thorne (die ook bekendheid geniet vanwege zijn betrokkenheid bij de film Interstellar), besloten een detector te bouwen die het bestaan van zwaartekrachtgolven moest aantonen: LIGO was geboren. LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) heeft voor het eerst direct zwaartekrachtgolven waargenomen.

Het principe is verrassend eenvoudig: zwaartekrachtgolven werken in twee richtingen, afwisselend rekken ze in de ruimte in één richting uit of drukken ze haar ineen, en in de richting die daar loodrecht op staat gaat het precies andersom. In de LIGO-detector wordt een zeer nauwkeurige laser in twee loodrechte armen gesplitst, en na heen en weer gereflecteerd te zijn weer gecombineerd. Als één van de twee bundels er langer over doet dan de ander (bijvoorbeeld vanwege een passerende zwaartekrachtgolf) is dit te zien in de intensiteit van de gecombineerde bundels. Het geheel is gevoelig genoeg om op een lengte van twee kilometer lengteverschillen kleiner dan de grootte van een atoom te detecteren. Het hele LIGO-project bestaat uit twee identieke detectoren op 3000 km van elkaar; hierdoor is het mogelijk om omvallende vrachtwagens van zwaartekrachtgolven te onderscheiden.

Het grote enthousiasme na de eerste detectie van zwaartekrachtgolven was gepast. Het opent immers de weg naar een geheel nieuwe manier om het heelal te bestuderen, en de ervaring leert dat dat gepaard gaat met spectaculaire vondsten. Zo hebben radiotelescopen (telescopen die straling van een veel langere golflengte dan het zichtbare spectrum detecteren) bijvoorbeeld tot de ontdekking van quasars geleid. De eerste meting van LIGO was wat dat betreft ook bijzonder: de betreffende zwaartekrachtgolf was namelijk afkomstig van de samensmelting van twee zwarte gaten. Het bestaan van dit soort gebeurtenissen werd vermoed, maar bevestigingen bleven vooralsnog uit.

In de media werd de ontdekking helaas een beetje opgeblazen en scheef neergezet. Voorbeeld: Alsof je jarenlang stokdoof door de jungle loopt en dan plotseling kunt horen. Na de jungle uitsluitend bestudeerd te hebben aan de hand van lichtstraling gaat er een nieuwe wereld aan verschijnselen voor je open.
Dat het twee keer de oren betreft die ontstopt worden, is verdacht, zeker na de LIGO-persconferentie van 11 februari 2016. Daar werden de data namelijk niet alleen als plot getoond, maar werden ze bovendien als geluid afgespeeld omdat de frequentie van een zwaartekrachtgolf overeenkomt met het hoorbare spectrum. Het medium waar beide golven door reizen is echter compleet anders (ruimtetijd tegenover lucht), net als hun bronnen en gevolgen, en daardoor is deze ongebruikelijke manier om data te presenteren misleidend. Om het fragment wat langer te laten duren werd de frequentie bovendien verschoven, waardoor het extra gekunsteld was.
Een zwaartekrachtgolf veroorzaakt dus net zo veel geluid als dat een gloeilamp naar bloemetjes ruikt, maar door data van een meting van een zwaartekrachtgolf wat te manipuleren is er uiteraard een geluidssignaal van te maken.

De Fusie, Ssst! Een zwaartekrachtgolf
Wikipedia Kip Thorne
LIGO
How Scientists Reacted to Gravitational Wave Detection

Reacties

  1. Er valt best wat voor te zeggen om het signaal als geluid weer te geven. Omdat onze eigen zintuigen toch niet in staat zijn een zwaartekrachtgolf zelf direkt waar te nemen zal er toch iets gedaan moeten worden om het voor ons waarneembaar te maken. Dat betekent automatisch omzetten in een andere vorm. De amplitude/tijd grafiek lijkt net zo min op een zwaartekrachtgolf. En onze oren/hersenen zijn bijzonder goed toegerust om met dit type signaal om te gaan. Het zou best kunnen dat je met je oor details in zo’n signaal kan opmerken die niet gemakkelijk zichtbaar zijn in een grafiek. Ter illustratie, denk eens aan een amplitude/tijd grafiek van het geluid van een orkest. Dat is nauwelijks als zodanig te herkennen. Maar met je oor kun je zelfs alle losse instrumenten en hun melodieën onderscheiden.

  2. Een laserstraal van 1 MegaWatt in een interferometer opstelling.
    Durf maar eens uit fase te gaan…

    “Ik liet mijn bekertje koffie vallen en toen ontplofte de LIGO detector…”

    • Dan creëer je volgens mij een zwaartekrachtsgolf. 🙂

      • Jurgen KobierczynskiJurgen Kobierczynski zegt:

        En de spiegels van 40 kilogram hangen op siliconen draden 2 maal de dikte van een menselijk haar, in een vacuüm buis met een 1 MegaWatt laser… wat zou er mis kunnen lopen?

        Toch raar dat er niemand in Star Wars zijn lichtzwaard laat vallen… 😉

Laat wat van je horen

*