• Een eindeloze bron van plezier

    ‘Zoveel wetenschap’

    LIGO-directeur David Reitze verwierf zijn faam als de ‘we did it’-man op de persconferentie waar in februari de ontdekking van zwaartekrachtgolven werd onthuld. De ontdekking verdient volgens velen een Nobelprijs. Maar het team achter het project bestaat uit duizend onderzoekers, aldus Reitze. ‘Dus een Nobelprijs zou leuk zijn, maar wie krijgt hem?’
    in het kort

    Vorig jaar, veertig jaar na het begin van haar zoektocht en bijna honderd jaar na Einsteins voorspelling van het bestaan van zwaartekrachtgolven, vond LIGO het bewijs.

    Het inmiddels wereldberoemde audiofragment ‘Tsjirp’ is de eerste registratie van twee samensmeltende zwarte gaten.

    LIGO’s doel – iets vinden wat onvindbaar leek – was gedurfd en dat stimuleerde Reitzes wetenschappelijke geest. Aanvankelijk leek het hem een onmogelijke opgave: ‘Toen ik voor het eerst over LIGO hoorde, dacht ik dat het gestoord was, dat het nooit zou werken.’

    Reitze zegt dat een groot en langdurig project zoals LIGO tegenwoordig waarschijnlijk niet meer goedgekeurd zou worden. ‘Er is de druk om dingen sneller te doen en binnen krappere budgets.’

    Hij is optimistisch: volgens Reitze kan LIGO’s doorbraak een steun in de rug zijn voor het ruimtevaartuig eLISA, dat nog zorgvuldigere metingen kan doen in de ruimte.

    volledige versie

    Leestijd: 7 minuten (1392 woorden)

    Na een lunch, waarbij hij wordt omringd door enthousiaste medewerkers van de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen, vertrekt David Reitze naar de collegezaal om de hoek. Bijna een uur lang vertelt hij de aanwezigen – die moeten staan vanwege de drukte – waarom 14 september 2015 zo’n bijzondere dag in zijn leven was: toen werden bij de LIGO-afdelingen in zowel Louisiana als Washington zwaartekrachtgolven ontdekt. ‘Ik krijg het helemaal warm van die zin: ‘Seismic is quiet, weather is clear’’, zegt hij, verwijzend naar de notitie in het logboek van die dag. Het publiek lacht.

    Op het moment geeft hij geen les bij LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). En tijdens zijn razende reis langs Nijmegen, Amsterdam en Groningen (die gelukkig een aantal weken voor de ontdekking van zwaartekrachtgolven was gepland) heeft hij maar weinig studenten kunnen spreken. Maar het is duidelijk dat hij lesgeven leuk vindt; na zijn colloquium blijft hij hangen in de collegezaal en schrijft formules op het bord voor een aantal studenten.

    Tsjirp

    Het colloquium is gericht op een publiek met een technische achtergrond, en de menigte bestaat uit mensen van afdelingen die niets met astrofysica of optica te maken hebben. Maar volgens Reitze is de hele wereld in de ban van de ‘gebeurtenis’ (de ontdekking van zwaartekrachtgolven als gevolg van twee samensmeltende zwarte gaten), voornamelijk omdat LIGO een paar fraaie afbeeldingen gebruikte om het geheel te illustreren. ‘We hebben een prachtige illustratie van zwarte gaten’, zegt hij, verwijzend naar een mooie visualisatie van twee vervlochten zwarte gaten die elkaar uiteindelijk verteren. ‘Die heb ik niet eens gebruikt in het colloquium.’

    De inmiddels wereldberoemde ‘tsjirp’ – een wiebelige toon die eindigt in een duidelijke ‘bloep’ – was ook meteen de eerste registratie van twee samensmeltende zwarte gaten. Het bestand moest worden aangepast voor de media, omdat het oorspronkelijk ultrasoon was. ‘Deze gebeurtenis is een eindeloze bron van plezier. Er zit zoveel wetenschap in’, zegt Reitze.

    Nobelprijswinnaars

    LIGO begon veertig jaar geleden met de schijnbaar onmogelijke zoektocht naar zwaartekrachtgolven. Rainer Weiss, Kip Thorne en Ron Drever waren er vanaf het begin bij, en volgens Reitze zijn zij verantwoordelijk voor de start van het megaproject. Natuurlijk hebben de methodes en apparatuur van de twee observatoria ook veel te danken aan Albert Einstein. Reitze vindt dat de Nobelprijs die Einstein kreeg eigenlijk voor zijn minst interessante werk was. ‘Hij heeft de prijs niet gewonnen voor de algemene of speciale relativiteitstheorie’, zegt hij peinzend.

    david-reitze-vg

    Ook Frits Zernike, Nobelprijswinnaar en naamgever van de Zernikecampus, is medeverantwoordelijk voor de doorbraak van LIGO. ‘Ik zal je eens iets vertellen over Frits Zernike. De spiegels die wij gebruiken zijn voortreffelijke spiegels’, zegt Reitze, die gespecialiseerd is in ultrasnelle optica en laserspectroscopie. Ze zijn ook aan de grote kant – 34 bij 18 centimeter – en zo gepolijst dat alle imperfecties verdwijnen en de welving van het oppervlak veranderd is. ‘We analyseren hoe we onze spiegels tot een perfecte bol polijsten met de polynomen van Zernike. Bij de analyse zoeken we naar hogeregraads Zernikepolynomen om te zien hoe goed of slecht we onze spiegels polijsten.’

    Zal deze doorbraak, die ervoor heeft gezorgd dat de mensheid op een nieuwe manier naar het universum kijkt, er ook voor zorgen dat LIGO op de lijst van Nobelprijswinnaars terechtkomt? ‘Mensen hebben het graag over prijzen, maar ik denk niet het iemand hier ook maar iets kan schelen.’ Hij denkt even na. ‘Ja, dat durf ik zo wel te zeggen.’

    Hij haast zich om uit te leggen wat hij bedoelt: ‘Ik wil niet oneerbiedig of laatdunkend doen, maar we doen het gewoon niet om prijzen te winnen.’ Het gaat om de wetenschap. Sterker nog, het Nobelcomité geeft over het algemeen geen prijzen aan organisaties, hoe wereld- of universumveranderend de ontdekking ook mag zijn. En LIGO heeft meer dan duizend onderzoekers. ‘Natuurlijk zou een Nobelprijs leuk zijn, maar wie krijgt hem? Er hebben zoveel mensen op zoveel belangrijke manieren bijgedragen.’

    ‘Dat meen je niet!’

    Hij geeft ruiterlijk toe: toen hij voor het eerst hoorde over het onderzoek bij LIGO, waar hij in 2007 als woordvoerder aan de slag ging, dacht hij dat het nooit zou lukken. Een verplaatsing van één duizendste van de diameter van een proton in een vacuümbuis van vier kilometer lang meten? ‘Dat meen je niet!’, herinnert hij zich gezegd te hebben.

    De taak die LIGO voor zichzelf had gecreëerd, was zo enorm omdat ze zochten naar iets wat zo ontzettend klein was. ‘Een zwaartekrachtgolf vinden is op zich al een uitdaging en dat is ook waarom ik bij LIGO ben gaan werken. Ik dacht: ‘Dit is heel erg moeilijk, dat zou best eens leuk kunnen zijn.’’ Deze manier van denken zorgde er ook voor dat Reitze zich überhaupt met wetenschap inliet. ‘Ik vind alles interessant’, zegt hij. ‘Ik ben dol op uitdagingen en op de universiteit zei ik tegen mezelf: ‘Wat is de moeilijkste academische carrière die ik ook nog leuk ga vinden?’’

    De ontdekking van de constante, maar onzichtbare golven was een uitdaging die na veertig jaar eindelijk werd overwonnen. Maar de kans dat een zodanig groot en langdurig project tegenwoordig nog goedgekeurd zou worden door financiers en toezichthouders, is miniem. ‘Vandaag de dag zou LIGO moeilijk aan de bak komen’, zegt Reitze. ‘Er is de druk om dingen sneller te doen en binnen krappere budgets.’ Reitze zegt dat groepen zoals de National Science Foundation tegenwoordig misschien nog een miljard aan projecten uitgeven, maar dat ze enthousiaster zouden zijn als ‘dat onderzoek in elk geval de wetenschappelijke wereld, maar nog liever de VS en de hele wereld economisch zou verbeteren.’

    eLISA

    Ook vóór hun inmiddels beroemde ontdekking droeg LIGO bij aan de wetenschap: haar apparatuur is uniek en de grootte is innovatief. Het is de grootste wetenschappelijke installatie ter wereld, op de Large Hadron Collider van CERN na. Maar tijdens de afgelopen veertig jaar van het onderzoek waren LIGO’s twee observatoria – eentje op het platteland van Washington en het andere in de buurt van de moerassen van Louisiana – niet altijd actief. Nieuwe stations in Japan en India worden binnenkort aan het netwerk toegevoegd. Reitze hoopt ook dat de ontdekking kan leiden tot een impuls voor eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna). Dit is een plan van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA (NASA kondigde in 2011 aan dat het niet mee zou doen) om drie ruimtevaartuigen te lanceren. Alle drie vaartuigen zijn uitgerust voor interferometrie en hun doel is om uit te zoeken welke kant zwaartekrachtgolven op reizen. Hopelijk kunnen ze ook helpen bij de zoektocht naar bewijs voor de vorming of teloorgang van andere verschijnselen, zoals supernova’s en neutronensterren.

    Vooralsnog is er nog slechts het voorstel om eLISA in 2034 te lanceren; er staat nog niets vast. Reitze denkt dat LIGO’s ontdekking van zwaartekrachtgolven ESA zal aanmoedigen om de lancering te vervroegen. ‘De grote vraag – het blok aan ons been, zoals sommige mensen het misschien noemen – was: kunnen we ze meten? We wisten dat ze bestonden, maar konden we ze ook meten? Dat kon, en dat hebben we dus ook gedaan. Nu is dat blok aan ons been weg, en hopelijk worden andere mensen er ook enthousiast over.’


    Wetenschapsredacteur Bruno van Wayenburg van NRC legt uit wat zwaartekrachtgolven zijn.