Nobelprijs Natuurkunde naar ontdekkers zwaartekrachtgolven
03 oktober 2017 door SSTDe Nobelprijs voor de Natuurkunde gaat dit jaar naar drie Amerikanen die een hoofdrol hebben gespeeld in het ontwerp en de bouw van de twee LIGO-detectors. Die laserinterferometers konden twee jaar geleden voor het eerst een gravitatiegolf oppikken.
Het nieuws van de allereerste detectie van een zwaartekrachtgolf sloeg in februari 2016 in als bom. Honderd jaar nadat Albert Einstein de ‘rimpelingen in de tijdruimte’ had voorspeld, konden wetenschappers eindelijk de trillingen ook meten. De zwaartekrachtgolf die werd opgepikt – en die al in september 2015 werd waargenomen – zwierf al 1,3 miljard jaar door de ruimte en ontstond uit het samensmelten van twee zwarte gaten.
Aan de detectie van de eerste zwaartekrachtgolf (tegelijk het bewijs dat de golven werkelijk bestonden) gingen decennia van fundamenteel natuurkundig onderzoek, en vooral ook van technische engineering vooraf. Al in de jaren 1970 bedachten de Amerikaanse fysici Kip Thorne en Rainer Weiss een wetenschappelijk instrument waarmee ze ‘ooit’ gravitatiegolven hoopten te kunnen zien. Het duo stond daarmee aan de wieg van het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, kortweg LIGO, dat bestaat uit twee grote, identieke detectoren: één in de Amerikaanse staat Washington en één in Louisiana.
De detectoren werken volgens het principe van de laserinterferometer: als een laserstraal een klein stukje extra ruimte meer of minder moet afleggen (veroorzaakt door een passerende zwaartekrachtgolf), dan wordt dit opgemerkt. Dit extra stukje ruimte is doorgaans duizenden keren kleiner dan de diameter van een atoomkern. Het feit dat er twee LIGO-detectors zijn en dat ze meer dan duizend kilometer van elkaar afliggen, zorgt ervoor dat de richting waaruit de zwaartekrachtgolf komt aangevlogen, minutieus kan worden bepaald.
De derde laureaat van de Nobelprijs Natuurkunde is de Amerikaanse fysicus Barry Barish, die jarenlang aan het hoofd stond het wetenschappelijk onderzoeksteam van LIGO, en die ook de LIGO/VIRGO Scientific Collaboration boven de doopvont hield, een samenwerking met duizenden fysici van over de ganse wereld. Daarmee heeft het Zweedse Nobelprijscomité ook aandacht voor de kunst van het managen van een grote groep wetenschappers – met een sterke internationale inslag – over een lange periode.
Het feit dat de ontdekking van zwaartekrachtgolven amper twee jaar na de ontdekking al wordt gehonoreerd met de grootste wetenschappelijke onderscheiding, zegt vooral ook iets over het achterliggende belang van de vondst. Zwaartekrachtgolven bieden immers een nieuw venster op het universum (na licht, neutrino’s, etcetera) waarmee nu ook de krachtigste gebeurtenissen in de kosmos kunnen worden bestudeerd.
