zwaartekrachtsgolven

De Nobelprijs voor Natuurkunde is dit jaar gewonnen door Rainer Weiss, Barry Barish en Kip Thorne voor de ontdekking van zwaartekrachtgolven.

De ontdekkers van de zwaartekrachtsgolven golden ook vorig jaar al als grote favorieten voor de Nobelprijs voor Natuurkunde. Echter: normaal gesproken gaat de prijs naar hooguit drie personen, terwijl de zwaartekrachtgolven zijn ontdekt door een groot internationaal team van wetenschappers: de cruciale publicatie had 1004 auteurs. Uit dat team werden Weiss, Thorne (die fungeerde als wetenschappelijk adviseur voor de film Interstellar) en Drever algemeen gezien als de meest serieuze kandidaten voor de Nobelprijs. Drever overleed echter in maart en de Nobelprijs kan niet postuum worden toegekend.

Een vergelijkbaar probleem deed zich voor bij de ontdekking van het Higgs-deeltje. Daarvoor wonnen in de 2013 Higgs en Engelert de Nobelprijs, terwijl voor de ontdekking een team van 5000 onderzoekers verantwoordelijk was.

Schokgolf

Op 14 september 2015 ging er een schokgolf door de wetenschappelijke wereld. Voor het eerst werd met een kilometers grote installatie (Advanced LIGO; zie onder) de echo gemeten van twee zwarte gaten die 1,3 miljard geleden (ongeveer toen eencelligen op aarde ontstonden) met elkaar botsten. Het bestaan van zulke zwaartekrachtgolven werd bijna honderd jaar eerder door Albert Einstein bedacht op basis van zijn algemene relativiteitstheorie. 

Wat zijn zwaartekrachtsgolven?

Zwaartekrachtsgolven zijn golven in het weefsel van ruimte en tijd, wat natuurkundigen ook wel de ruimtetijd noemen. Dat er zulke golven moeten bestaan, volgt uit Einsteins algemene relativiteitstheorie. Volgens deze theorie is zwaartekracht een eigenschap van de ruimtetijd zelf en niet langer een mysterieuze werking op afstand tussen twee massa’s, zoals Isaac Newton had aangenomen.

Net zoals een zware bal een trampolinezeil indeukt, zo deukt een ster of een planeet de ruimtetijd in. Zwaartekrachtsgolven ontstaan bij heftige kosmische gebeurtenissen, zoals het versmelten van twee zwarte gaten of neutronensterren, of bij de explosie van een reuzenster. Dan gaan er golven lopen door het kosmische trampolinezeil van de ruimtetijd.

Hoe neem je zwaartekrachtsgolven waar?

Voor het waarnemen van de golven heb je een speciale detector nodig. Een daarvan is Advanced LIGO, een verbeterde versie van de LIGO-detector die tussen 2000 en 2010 zonder succes naar dezelfde golven speurde. De vernieuwde detector is tienmaal zo gevoelig als zijn voorloper, waardoor hij in staat is om de minuscule golven op heterdaad te betrappen.

De detector gebruikt twee lasers om de afstand tussen twee spiegeltjes te meten. Wanneer een zwaartekrachtsgolf door de opstelling suist, verandert de afstand tussen de spiegeltjes minuscuul. Advanced LIGO kan een onvoorstelbaar kleine verschuiving tussen de spiegeltjes meten: een afstand zo klein als een tienduizendste van de diameter van een proton, een van de bouwstenen van een atoomkern.

De zwaartekrachtsgolven van Einstein

De wetenschappelijke wereld staat al weken in vuur en vlam. Vandaag werd eindelijk bekend gemaakt dat er voor het eerst in de geschiedenis zwaartekrachtsgolven zijn gevonden. Na precies 100 jaar is de voorspelling van Einstein uitgekomen.

Nobelprijs 2016

Vorig jaar ging de Nobelprijs Natuurkunde naar de Britten Haldane, Thoules en Kosterlitz voor fundamenteel onderzoek over hoe de vorm van een stof op atoomniveau (topologie) de fysieke eigenschappen van een materiaal bepaalt. Hun onderzoek zou in de toekomst misschien gebruikt kunnen worden voor het maken van quantumcomputers of nieuwe supergeleiders.

Laatste Nederlander

De Nobelprijs voor Natuurkunde is acht keer gewonnen door een Nederlander of een groep Nederlanders. In 2010 was de als Rus geboren André Geim de laatste Nederlander, die de Nobelprijs Natuurkunde won. Hij werd samen met de Rus Novoselev beloond voor baanbrekende experimenten met het superdunne materiaal grafeen.

Nobelweek

Morgen wordt de Nobelprijs Scheikunde bekend gemaakt. Donderdag volgt de Nobelprijs voor de Literatuur, vrijdag de Nobelprijs voor de Vrede en maandag 9 oktober de 'Nobelprijs' (officieel: Riksprizen) voor de Economie. Gisteren werd de Nobelprijs Geneeskunde gewonnen door de Amerikanen Hall, Rosbash en Young voor hun onderzoek naar de biologische klok.

Ontdek meer in de special