Vanmorgen heeft de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen de Nobelprijs voor de natuurkunde uitgereikt aan drie in de VS gevestigde fysici, Rainer Weiss van het Massachusetts Institute of Technology en Kip S. Thorne en Barry C. Barish van het California Institute of Technology werk achter de ontdekking van zwaartekrachtsgolven - een soort rimpel in het weefsel van ruimtetijd die 100 jaar geleden voor het eerst werd voorspeld door Albert Einstein.
gerelateerde inhoud
- Wat de Neutron Star Collision betekent voor donkere materie
Zoals Dennis Overbye bij The New York Times meldde, waren de drie laureaten de drijvende kracht achter het Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), een instrument dat is ontworpen om zwaartekrachtsgolven te detecteren. Ze leidden een consortium van meer dan 1.000 wetenschappers die tientallen jaren werkten om de detectoren te verzamelen, analyseren en verbeteren. En in 2015 hebben hun inspanningen uiteindelijk hun vruchten afgeworpen met de detectie van een piepje dat werd uitgestoten door twee zwarte gaten die meer dan een miljard jaar geleden botsten.
Hoewel de tijd tussen de ontdekking en de prijs - slechts twee jaar - kort is voor de normen van Nobel (zelfs Einstein wachtte 16 jaar op zijn prijs), waren de kiemen van het project meer dan 40 jaar in de maak.
De detectie van zwaartekrachtgolven schudde de natuurkundegemeenschap en bevestigde een van de centrale huurders van Einstein's algemene relativiteitstheorie. Volgens deze theorie veroorzaken de bewegingen van supergrote objecten, zoals zwarte gaten, rimpelingen door het weefsel van ruimte-tijd - als golven van een kiezelsteen die in een vijver is gevallen. Maar decennia lang twijfelden natuurkundigen dat deze golven echt bestaan - of ooit zouden kunnen worden gedetecteerd.
Als promovendus in de vroege jaren zestig geloofde Kip Thorne dat ze daar waren. En in de jaren zeventig begonnen nieuwe modellen en gedachte-experimenten steeds meer onderzoekers te overtuigen. "De muziek was daar. Ze hadden het nog niet gehoord, " schreef Jennie Rothenberg Gritz voor Smithsonian in 2017 toen het trio werd geëerd met de American Ingenuity Award van het tijdschrift.
In 1972 publiceerde Weiss een paper met zijn eerste concept van een zogenaamde "Laser Gravitational Wave" -antenne, in samenwerking met Thorne om het ambitieuze plan te verfijnen en uit te voeren. Het was een radicaal idee: maak een detector die gevoelig genoeg was om een rimpel in ruimtetijd kleiner dan de diameter van een proton te detecteren.
Barish, voorheen hoofd van het Superconducting Supercollider-project, trad later toe tot het team en werd in 1994 directeur van LIGO. Hij wordt vaak gecrediteerd voor het reorganiseren en beheren van het project, dat destijds moeite had om door te gaan. Maar uiteindelijk werd LIGO geboren.
LIGO bestaat uit twee L-vormige detectoren, een in Louisiana en een in de staat Washington - gescheiden door 1, 865 mijl. Elke detector, zo meldt Gritz, heeft twee 2, 5 mijl lange armen met 's werelds gladste spiegel aan elk uiteinde. Zoals natuurkundige Brian Greene vorig jaar schreef voor Smithsonian.com, meet de detector de tijd die nodig is om een superkrachtige laserstraal tussen de twee spiegels te laten stuiteren, waarbij eventuele verschillen worden gemeten. Kleine veranderingen in de reistijd van de lasers zijn indicatoren van een passerende zwaartekrachtsgolf.
Gedurende de eerste acht jaar had het observatorium moeite en werd het in 2010 gesloten voor een retool van $ 200 miljoen. Maar in september 2015, kort na het opnieuw opstarten, ontdekte LIGO zijn eerste rimpel. Sindsdien zijn nog drie zwaartekrachtsgolven gedetecteerd, één, een samenwerking tussen LIGO en het Italiaanse observatorium van de Maagd, werd vorige week aangekondigd.
Hoewel slechts drie onderzoekers door de prijs worden erkend, kostte het een legioen onderzoekers om de detector te laten slagen, meldt Hannah Devlin en Ian Sample bij The Guardian . "Ik zie dit meer als iets dat het werk van ongeveer 1.000 mensen erkent", zegt Weiss. "Ik haat het je te vertellen, maar het is zo lang als 40 jaar van mensen die hieraan denken, proberen een detectie te maken ... en langzaam maar zeker de technologie bij elkaar brengen om het te doen."
Devlin en Sample melden dat er een vierde lid van het team was dat waarschijnlijk ook de prijs zou hebben ontvangen. De Schotse natuurkundige Ronald Drever, een ander kernlid van het LIGO-team, stierf in maart aan dementie. Het Nobelcomité kent de prijs meestal niet postuum toe.
De ontdekking is een spelwisselaar voor astronomen en natuurkundigen en biedt een nieuw hulpmiddel om het universum te bestuderen. Zoals Green vorig jaar schreef, in tegenstelling tot licht, röntgenstralen, gammastraling, infrarood of andere signalen die astronomen gebruiken om de lucht te bestuderen, passeren zwaartekrachtgolven alles en kunnen niet worden geblokkeerd. Dus de golven kunnen worden gebruikt om rijken te onderzoeken die 'niet toegankelijk zijn' voor licht - inclusief misschien het 'wilde gerommel van de oerknal zelf, 13, 8 miljard jaar geleden.'
Zoals Green schrijft: "De geschiedenis zal terugkijken op de ontdekking als een van de weinige buigpunten die de loop van de wetenschap veranderen."
