LIGO en Virgo gedurende jaar op jacht naar zwaartekrachtsgolven

De eerste metingen van de ruimtetijd-trillingen van twee botsende zwarte gaten in het heelal waren in 2015 wereldnieuws, maar binnenkort zijn zulke botsingen vermoedelijk wekelijks te meten.

Trefwoorden: #aarde, #bronlaser, #detectoren, #Einstein, #laserinterferometers, #laserlicht, #laserstralen, #lichtjaar, #LIGO, #neutronenster, #quantum, #ruimtetijd, #ruis, #spiegels, #Virgo, #zwaartekrachtsgolven, #zwart gat

Lees verder

research

( Foto: Nikhef )

ENGINEERINGNET.BE - De zwaartekrachtsgolfdetectoren Virgo in Italië en LIGO in Washington en Louisiana starten in april met een nieuwe meetcampagne.

Daartoe zijn de drie detectoren voor zwaartekrachtsgolven zodanig verbeterd dat vermoedelijk wekelijks een versmelting van twee zwarte gaten is waar te nemen.

Er zullen misschien ook nieuwe verschijnselen te zien zijn zoals de botsing van een zwart gat en een neutronenster.

Virgo en LIGO zijn gebouwd om de trillingen in de ruimtetijd te detecteren die werden voorspeld door Einsteins Algemene Relativiteitstheorie in 1916.

Bij heftige kosmische gebeurtenissen als botsingen van extreem compacte massa’s voorspelt de theorie trillingen in de ruimtetijd die meetbaar kunnen zijn tot grote afstand. Afstanden tussen objecten zullen daardoor afwisselend een fractie groter en kleiner worden als de trilling de aarde passeert.

Virgo en LIGO gebruiken een techniek waarbij laserstralen de afstand tussen spiegels meten in twee kilometers lange tunnels die haaks op elkaar staan. Met dergelijke laserinterferometers zijn variaties van minder dan een protondiameter te meten, mits alle achtergrondruis uit de omgeving wordt weggefilterd.

De gevoeligheid van Virgo wordt uitgedrukt in de afstand waarbij de detector een versmelting van twee neutronensterren nog waarneemt. Dat was 88 miljoen lichtjaar en wordt nu het dubbele. Het volume van het heelal dat is te bekijken wordt hierdoor achtmaal zo groot.

Dit is met een reeks verbeteringen bereikt. De zware spiegels in de laserinterferometer zijn niet langer opgehangen aan stalen kabels, maar aan glasvezels. Dit geeft minder ruis in de lage frequenties en zo zijn ruimtetijdtrillingen beter op te vangen. De bronlaser van Virgo is ook krachtiger dan voorheen.

Ook wordt nu in Virgo een techniek ingezet van het Albert Einstein-instituut in Hannover om het effect van het laserlicht op de spiegels te onderdrukken: vacuüm state squeezing. Daarbij worden de quantumeigenschappen van licht benut om de gevoeligheid bij hoge frequenties te verbeteren.

In de LIGO-interferometers werd ook squeezing geïmplementeerd en het laservermogen werd verdubbeld. Ook zijn vijf van de acht spiegels vervangen.