Unieke detector heeft mogelijk twee zwaartekrachtgolven gedetecteerd van… donkere materie

Onderdelen van de ‘ bulk acoustic wave resonator’. Credit: Universiteit van West Australié.

Door 153 dagen achtereen te meten met een unieke detector die kwarts gebruikt om zwaartekrachtgolven te meten hebben onderzoekers van het ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics (CDM) en van de Universiteit van West Australië in 2019 twee gebeurtenissen gezien die mogelijk zwaartekrachtgolven zijn, die nooit eerder zijn gedetecteerd. Het gaat om zwaartekrachtgolven met een hoge frekwentie en die zouden geproduceerd kúnnen zijn door primordiale zwarte gaten – dat zijn zwarte gaten die ontstaan zijn tijdens de oerknal 13,8 miljard jaar geleden – of door wolken van donkere materie. De resultaten van die eerste onderzoeksfase gedaan met de ‘Bulk Acoustic Wave High Frequency Gravitational Wave Antenna‘ zijn deze maand in Physical Review Letters in dit vakartikel verschenen.

Zwaartekrachtgolven werden voor het eerst in 2015 gedetecteerd en wel met de LIGO en later met de Virgo-detectoren. Maar die golven en ook de latere gedetecteerde golven waren lage frekwentie-golven, die veroorzaakt werden doordat zwarte gaten (of in een enkel geval neutronensterren) tegen elkaar botsten. Maar de ‘bulk acoustic wave resonator‘ (BAW), die gebruik maakt van een kwartskristal, kan ook hoge frekwentiegolven detecteren, die door andere bronnen worden geproduceerd, zoals de genoemde oer-zwarte gaten en wolken van donkere materie. Trillingen in de ruimte die de BAW passeren worden versterkt door een zogeheten superconducting quantum interference device (SQUID) [1]Ik had het in 2009 al een keertje over die SQUID’s. en die maakt het mogelijk om zeer minimale rimpels in de ruimte te detecteren. Men gaat nu verder onderzoeken of het echt zwaartekrachtgolven zijn die zijn waargenomen, want in theorie zou het ook om iets anders kunnen gaan, zoals trillingen veroorzaakt door een passerende meteoor of door de aanwezigheid van geladen deeltjes. Bron: Phys.org.

References[+]

References
1 Ik had het in 2009 al een keertje over die SQUID’s.

14 gedachten over “Unieke detector heeft mogelijk twee zwaartekrachtgolven gedetecteerd van… donkere materie

      • Ik begrijp niet wat je bedoelt. Ik vraag naar het veronderstelde mechanisme dat ervoor zorgt dat een door het instument passerende wolk van koude donkere deeltjes een hoogfrequent signaal produceert.

        • Beetje laat, maar goed:

          Net als materie vervormt ook donkere materie de ruimte-tijd. En dat detecteerde de BAW.
          (en niet een passerende wolk van koude donkere deeltjes)

          • Dank voor je toelichting! Phys.org schrijft dat “It might also be due to a very high mass dark matter candidates interacting with the detector”. Vandaar dat ik dat zo zei.

            Maar mijn vraag is waarom dit signaal, indien afkomstig van dark matter ongeacht of dit direct in de detector zat of niet, hoogfrequent is en niet laagfrequent. Dark matter wordt toch verondersteld koud te zijn? Dwz, het heeft weinig kinetische energie. Dan verwacht je toch geen hoogfrequent signaal?

        • Of donkere materie wordt geacht koud te zijn … heb ik geen idee van.

          Maar nu dat over dat hoogfrequent:

          Even eerst de ‘normale’ zwaartekrachtgolven: Die worden veroorzaakt doordat twee hele zware objecten elkaar ontmoeten, om elkaar heen gaan draaien (dat veroorzaakt rimpels in de ruimte-tijd en noemen we ook wel zwaartekrachtgolven) en uiteindelijk botsen en ‘samensmelten’. Hoe snel ze om elkaar heen draaien hangt van hun massa en hun onderlinge afstand af. Maar ze bewegen naar elkaar toe, en hun afstand wordt uiteindelijk 0
          De onderline afstand doet er dus niet zoveel toe. Die is eerst groot en later nul.

          Maar stel je voor dat er nu twee veeeeel zwaardere objecten in elkaars zwaartekracht veld komen en om elkaar heen gaan draaien. Die draaien bij een gegeven afstand X veel sneller om elkaar heen dan ‘normale’ zware objecten (die (voor ons) meetbare zwaartekrachtgolven veroorzaken). Gewoon omdat ze gewoon veel zwaarder zijn.
          En als ze veel sneller om elkaar heen draaien, veroorzaakt dat een veel hogere frequentie van de zwaartekrachtgolven. En dat is dus gedetecteerd.

          Maar dan eigenlijk andersom, natuurlijk: wij detecteerden een hogere frequentie zwaartekrachtgolven, en daaruit concludeerden/speculeerden we dat het andere, veel zwaardere objecten zijn geweest.

          Dit is hoe ik het artikel heb opgevat.
          Maar het kan dus heel goed, dat ik het niet goed begrepen heb.

  1. Hoe kleiner de materie, hoe kleiner de golven die ze ( als ze in actie zijn ) produceren.
    Dat we donkere-materie mogen beoordelen als zo iets als een nevel is zondermeer te kortzichtig.
    Steven zei dat het mogelijk het tegenovergestelde kon zijn, dit om de gemeten massa te kunnen vertegenwoordigen.
    Hij noemde het primordiale zwarte-gaten wat heel….. kleine heel….. oude Ruimte-Tijd vervormingen konden zijn.
    En als deze toevallig ( zeker door hun onvoorstelbare aantal ) met elkaar in actie komen ontstaan er hoogfrequente golven in het heersende Ruimte-Tijd veld.
    Iets wat inderdaad op het drukvat ( onze Aarde) gemeten kan worden, want wij produceren door onze actie rond onze Ster ook Ruimte- Tijd vervormingen in een andere categorie dan die waar we het hier over hebben.
    Dat een kleine object als een meteoroïden meetbare veranderingen zou produceren is best bijzonder.
    Dan zorgt inderdaad een vlindervleugel slag er voor dat we een orkaan krijgen ergens in onze atmosfeer.
    Maar ja, chaostheorieën hebben vaak voorrang op de werkelijkheid.

    • Ik snap het niet goed. Eigenlijk kan ik nergens uitkomen… 😉 Je taalgebruik is hier en daar best vaag, sorry daarvoor, maar je haalt zo te zien bijv. soms meervoud en enkelvoud door elkaar waardoor verwijzingen als “ze” niet meer duidelijk zijn. En de termen die je gebruikt zijn me veelal onbekend, helemaal in de context van dit stuk, zoals “de aarde is een drukvat”. Het helpt niet om te begrijpen waar je het over hebt en ook de wiki legt het me niet uit. Hopelijk kun je e.e.a. toelichten?

      Even kijken hoor:
      “Hoe kleiner de materie, hoe kleiner de golven die ze ( als ze in actie zijn ) produceren.”

      Kleinere materie produceert kleinere golven, zeg je. Een primordeaal zwart gat van een aardmassa heeft een Schwarzschildradius van nog geen centimeter, las ik ergens (maar misschien klopt dat niet?). Als twee daarvan om elkaar draaien, produceert dat dus kleinere golven dan als twee bowlingballen om elkaar draaien? Dat had ik nooit verwacht. Maar wat is er dan precies kleiner aan de golven?
      En dan: In actie? Wanneer zijn golven in “in actie” en wanneer niet? Hoe kan een golf die niet in actie is nog steeds een golf zijn?

      Er zijn ‘onvoorstelbare’ aantallen primordeale zwarte gaten, schrijf je. Hoeveel hiervan zijn er dan ongeveer? Ik dacht dat zelfs hun bestaan betwijfeld werd, maar als het er nu al zoveel zijn dat hun aantal onvoorstelbaar is, begrijp ik niet dat er zo hard naar gezocht wordt.

      “En als deze toevallig ( zeker door hun onvoorstelbare aantal ) met elkaar in actie komen ontstaan er hoogfrequente golven in het heersende Ruimte-Tijd veld.”
      Hoe dan? Waarom hoogfrequent en niet bijv. laagfrequent? En wat is precies een heersend ruimte-tijd veld? Zowel dat ‘veld’ als dat ‘heersend’ kan ik niet duiden. Ik ben een beetje bekend met velden als het elektromagnetisch veld e.d. uit Quantum Field Theory, maar begrijp echt niet wat je hier zegt. Ook lees ik weer “in actie” met elkaar. Wat betekent dat concreet?

      “Dat we donkere-materie mogen beoordelen als zo iets als een nevel is zondermeer te kortzichtig.”
      Ik snap het niet. Gebeurt dat dan? Waarom is dat kortzichtig? Zijn nevels en wolken geen verzamelingen van deeltjes die alleen maar zo genoemd worden door hun uiterlijke gelijkenis met aardse atmosferische verschijnselen? En axionen (de bron heeft het daarover) zijn toch ook deeltjes? En een verzameling axionen vormt dan toch een wolk of nevel zoals moleculair waterstof of interstellaire stofdeeltjes dat ook doen?

      “Steven zei dat het mogelijk het tegenovergestelde kon zijn, dit om de gemeten massa te kunnen vertegenwoordigen.”
      Het tegenoverstelde van wat dan precies? Welke massa is dan gemeten? Ik begrijp het echt niet.

      Wij produceren ook ruimte-tijd vervormingen? Wat zijn dat dan? In een andere categorie? Welke categorieën zijn er dan?

      “Dan zorgt inderdaad een vlindervleugel slag er voor dat we een orkaan krijgen ergens in onze atmosfeer.”
      Het lijkt me op het eerste gezicht dat dit stuk die conclusie op geen enkele wijze staaft en er ook niet over gaat, maar je kunt het me hopelijk wel uitleggen.

      Veel vragen, maar ja, ik wil het graag weten en leer graag bij van een sterrenkundige!

        • Haha! Ik heb mijn hoofdvraag ook maar even aan ELIZA gesteld. Ik kreeg als antwoord dat het niet over haar gaat. Het gesprek ontspoorde daarna vrij snel. Wat een ego zeg 😀

          Maar ik kreeg in elk geval een reactie. Dus je hebt een punt 😉

          Jammer dat iemand met de naam Sterrenkundige de moeite niet neemt zijn/haar woorden wat toe te lichten. Wat heeft posten dan voor zin?

          Nou ja. Internet.

          • Nee hoor, sterrekundige1 is Jos Hoebers, die wel vaker commentaar geeft hier, geen computer gegenereerd antwoord. Zoek maar eens een oud commentaar van hem op en klik op zijn naam.

  2. De auteur is al jarenlang met deze BAW detector bezig, dus zo nieuw is het ook weer niet. Artikel uit 2014, 7 jaar geleden met dezelfde BAW detector, link: https://www.researchgate.net/publication/334694994_Cavity_enhanced_piezo-optomechanical_coupling_to_a_bulk_crystalline_resonator en deze: https://arxiv.org/pdf/1410.2334.pdf met in de acknowledgements ene professor Maurice van putten, link: http://www.mvputten.org/ Ik denk dat die DM detectie er bij is gehaald voor de impact, het is slechts een niet onderbouwde suggestie, vandaar dat er plannen zijn om er nog een muon detector aan te knopen om bijkomstige kosmische artefacten op te sporen.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.