Nederland belooft bijna $ 1 miljard voor ondersteuning van ondergrondse zwaartekrachtgolfdetector | Wetenschap

Een ondergronds observatorium dat zwaartekrachtsgolven uit de verre uithoeken van het heelal kan detecteren, is een stap dichter bij de realiteit. Vorige week zei de Nederlandse regering bereid te zijn om ongeveer € 900 miljoen van de ongeveer 1,9 miljard bouwkosten van het project te betalen als het wordt gebouwd nabij de grens van Nederland, Duitsland en België. De belofte plaatst het Nederlandse voorstel voor Europa’s zogenaamde Einstein Telescope voor op concurrerende biedingen, zegt Stan Bentvelsen, directeur van het Nederlands Nationaal Instituut voor Subatomaire Fysica en een leider van het Nederlandse voorstel. “Volgens mij steekt de Nederlandse overheid het verst haar nek uit”, zegt hij.

Zwaartekrachtsgolven werden ontdekt in 2015 toen de rimpelingen in de ruimtetijd, gegenereerd door een paar samensmeltende zwarte gaten, werden gedetecteerd door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), twee Amerikaanse detectoren die elk bestaan ​​uit 4 kilometer lange buizen gerangschikt in een L -vorm. Door een laserstraal door elke buis te sturen en deze te laten weerkaatsen op spiegels die aan elk uiteinde zijn opgehangen, kunnen natuurkundigen zoeken naar fluctuaties in de reistijd van de stralen, een teken dat een passerende zwaartekrachtgolf de armen subtiel heeft uitgerekt of samengedrukt. Onderzoekers van LIGO en Virgo, een detector in Italië met armen van 3 kilometer lang, hebben sindsdien tientallen nieuwe samensmeltingen van zwarte gaten gedetecteerd, evenals botsingen tussen paren neutronensterren.

Nu denken onderzoekers in Europa en de Verenigde Staten aan grotere detectoren die het grootste deel van het universum kunnen overzien. De meest geavanceerde, de Einstein-telescoop, zou misschien honderdduizenden fusies per jaar kunnen detecteren, tot in de verre uithoeken van het waarneembare heelal, of kort na de oerknal. Drie overlappende L-vormige detectoren, elk met armen van 10 kilometer lang, zullen letten op ruimtetijdvervormingen, en het observatorium zal enkele honderden meters diep in de rots worden begraven om het te isoleren van het oppervlaktegeluid van wind en verkeer. Elke detectorarm zal twee lasersystemen bevatten, waaronder één die bijna tot het absolute nulpunt is gekoeld, waardoor hij gevoelig is voor straling met een langere golflengte van samensmeltingen van zeer grote zwarte gaten, honderden keren de massa van de zon.

Vorig jaar heeft de Europese Unie de Einstein Telescope toegevoegd aan een officieel verlanglijstje van grote wetenschappelijke faciliteiten, bekend als het European Strategy Forum on Research Infrastructures, en de officiële projectbiedingen moeten binnen de komende 2 tot 3 jaar worden ingediend. Bentvelsen zegt dat de Nederlandse site – ergens tussen de steden Maastricht, Luik en Aken – een laag zachte grond boven het gesteente heeft. Het contrast tussen de lagen zorgt ervoor dat de meeste oppervlaktetrillingen van het gesteente afkaatsen in plaats van het observatorium te schudden.

In een recente beoordeling van nieuwe voorstellen voor openbare infrastructuur noemde de Nationale Commissie voor Groeifondsen de geologie van de regio als een van haar voordelen. Vorige week stemde het kabinet ermee in om € 42 miljoen te betalen voor voorbereidend onderzoek en € 870 miljoen voor de bouw, mocht de locatie worden gekozen. Om de financiering te winnen, moeten de financiers van het observatorium in de academische wereld en de provinciale overheid echter ook laten zien hoe het project lokale bedrijven ten goede zou komen. Bentvelsen lijkt zelfverzekerd en zegt dat hij “positieve feedback” heeft van een reeks bedrijven en technologie-instituten in de regio.

Het Nederlandse bod heeft een Italiaanse rivaal die de Einstein Telescope dicht bij een voormalige zinkmijn in de buurt van de stad Lula op Sardinië zou plaatsen. Het is een van de 30 meest seismisch stille locaties ter wereld, zegt Michele Punturo van het Italiaanse Nationale Instituut voor Kernfysica, die mede-leider is van de algehele Einstein Telescope-samenwerking en de wetenschappelijke coördinator is van het Sardijnse voorstel. Hij zegt dat hij en zijn collega’s in februari bij de Italiaanse regering een verzoek hebben ingediend voor € 100 miljoen om detectortechnologie te ontwikkelen en de geologie van de site beter te onderzoeken. De uitkomst verwachten ze in juni. “De geluiden zijn positief”, zegt hij.

Punturo is bemoedigd dat twee afzonderlijke regeringen interesse tonen in het project, maar erkent dat het nog niet gegarandeerd is. Nadat een raad van wetenschappers de kenmerken van de site heeft vergeleken, zou de winnaar uit onderhandelingen tussen nationale regeringen moeten komen, zegt hij. De bouw zou in 2026 of 2027 moeten beginnen, waarna de wetenschappelijke operaties zo’n 9 jaar later van start gaan.

Ook na de grote toezegging zullen de Nederlanders nog steun moeten zoeken bij andere Europese landen. België en Duitsland zijn betrokken geweest bij voorbereidend terreinonderzoek, maar moeten het Nederlandse bod nog formeel steunen.

En Duitsland kan zijn eigen bod uitbrengen. Günther Hasinger, hoofd van het European Space Astronomy Centre in de buurt van Madrid, leidt plannen voor een nieuw astrofysicacentrum in de deelstaat Saksen, met behulp van federale fondsen die bedoeld zijn voor ontwikkeling in Oost-Duitsland, waar de kolenindustrie is afgenomen. Hasinger wil de Einstein-telescoop plaatsen in een strook graniet die in de regio wordt gevonden – maar alleen als de geologie van de site het ‘aanzienlijk beter maakt dan de andere’. Met een locatiebesluit verwacht in 2025, hebben hij en zijn collega’s een paar jaar om erachter te komen.