25 mei 2024

Plasmafysici creëren theoretisch model oerzwaartekrachtgolven met behulp van kernfusiereactoren

Simulatie van de samensmelting van zwarte gaten van neutronensterren, waarbij hun accretieschijven op elkaar inwerken om EM-golven te produceren. Credits; L. Rezolla (AEI) & M. Koppitz (AEI & Zuse Institute Berlin)

Een team van plasmafysici van Princeton (New Jersey, VS) heeft recent een studie gedaan naar ‘oerzwaartekrachtgolven’ met behulp van kernfusieonderzoek. Deze zwaartekrachtgolven, ontstaan in het vroege heelal, kunnen belangrijke informatie bevatten over de verschijnselen die plaatsvonden in de periode net na de oerknal. In het onderzoek gebruikte het team vergelijkingen die bepalen hoe elektromagnetische golven door plasma in fusiereactoren bewegen om een theoretisch model te creëren voor hoe oer- of primordiale zwaartekrachtgolven en materie interageren. Even na de oerknal werd het universum doordrongen van ultradicht plasma waardoorheen krachtige zwaartekrachtgolven de kosmos in rolden. Deze golven zouden nog steeds aanwezig moeten zijn, dus de wederzijdse invloed die materie en zwaartekrachtgolven op elkaar hadden in het vroege heelal zou waarneembare sporen in beide achterlaten. Deepen Garg, promovendus aan het PPPL, stelde; “We kunnen het vroege heelal niet rechtstreeks zien, maar misschien kunnen we het indirect zien als we kijken naar hoe zwaartekrachtgolven uit die tijd de materie en straling hebben beïnvloed die we vandaag kunnen waarnemen.

Tot nu toe hebben natuurkundigen detectoren gebruikt zoals de Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) om te ‘jagen’ op zwaartekrachtgolven die ontstaan bij botsingen van zwarte gaten. Deze golven reizen van het botsingsgebied naar de aarde in een vacuüm, wat betekent dat natuurkundigen om ze te beschrijven alleen de fysica van deze rimpelingen in de lege ruimte hoeven te modelleren. Even na de oerknal bewogen enorme hoeveelheden materie zich en genereerden gravitatiegolven die zich moesten voortplanten door een oerplasma, dat interactie zou hebben gehad met de golven en hun vorm en baan zou hebben veranderd. Om dit proces te onderzoeken, analyseerden Garg e.a. uitgebreid de vergelijkingen van Einsteins relativiteitstheorie, die beschrijft hoe de geometrie van de ruimte verandert terwijl materie er doorheen beweegt. Onder bepaalde vereenvoudigde aannames over de fysieke eigenschappen van materie, kon het team  berekenen hoe zwaartekrachtgolven en materie elkaar beïnvloeden. Het team baseerde een deel van hun vergelijkingen op de voortplanting van EM-golven in plasma. Dit proces vindt niet alleen plaats onder het oppervlak van sterren, maar ook in fusiereactoren op aarde. “We hebben in feite plasmagolfmachines aan het werk gezet met een zwaartekrachtgolfprobleem,” aldus Garg. Garg e.a. continueren dit onderzoek, ze willen meer nauwkeurigere berekeningen maken voor een nog beter beeld van deze oeroude zwaartekrachtgolven en de eerste momenten na de oerknal. Het onderzoek is recent gepubliceerd in The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Bronnen; LiveScience, PPPL, DOE, MIT

Share

Speak Your Mind

*