22 april 2021

ERC Advanced Grant voor verbeterde detectie van zwaartekrachtgolven

De European Research Council maakt vandaag bekend dat het meer dan 2 miljoen euro toekent aan Prof. Stefan Hild. De ERC Advanced Grant is bedoeld voor het ontwikkelen en testen van technologie waarmee toekomstige zwaartekrachtgolf-detectoren, zoals de Einstein Telescoop, nóg gevoeliger kunnen worden.

Nieuwe vooruitzichten vergen nieuwe technologieën

Wereldwijd maken natuurkundigen zich op voor de volgende generatie zwaartekrachtgolf-detectoren, die niet één maar duizenden zwaartekrachtgolven per week moeten oppikken. Het bouwen van zo’n machine is een waanzinnige natuurkundige en technische prestatie en iets wat met de huidige technologieën nog niet mogelijk is.

De ERC Advanced Grant financiert het onderzoeken en ontwikkelen van een nieuw type interferometer. Zo’n instrument meet het golfpatroon dat ontstaat wanneer lichtbundels over elkaar heen worden gelegd. Wanneer zwaartekrachtgolven de lichtbundels verstoren – door ze fysiek een heel klein beetje korter of langer te maken – is dat terug te zien aan subtiele veranderingen in die patronen.

Huidige zwaartekrachtgolf-detectoren maken al gebruik van interferometers. Prof. Hild en zijn onderzoeksgroep hebben echter twee nieuwe methoden uitgevonden die interferometrie – vooralsnog in theorie – op een krachtigere manier kunnen inzetten. Prof. Hild: “De gevoeligheid van state-of-the-art interferometers wordt beperkt door iets wat quantum-onzekerheid heet en voorspeld is door Werner Heisenberg. Met deze ERC-subsidie gaan we onderzoeken of onze ideeën en slimme quantumtechnologieën het Heisenberg Onzekerheidsprincipe kunnen ‘foppen’, om zo toekomstige zwaartekrachtgolf-detectoren nog beter in staat te stellen om de geheimen van ons universum te ontrafelen.”

Op papier kunnen de verbeterde meetinstrumenten niet alleen meer zwaartekrachtgolven detecteren, maar zorgen de metingen er ook voor dat onderzoek naar een ander type zwarte gaten kan worden opgestart. Daarnaast kunnen de verbeterde interferometers mogelijk miljoenen euro’s besparen op technische upgrades omdat ze in bestaande zwaartekrachtgolf-detectoren zullen passen. De kunst is nu om de theorieën in de praktijk te brengen en de technologie klaar voor gebruik te maken.

Over de Einstein Telescoop

Wanneer de Einstein Telescoop over zo’n 10 tot 20 jaar voltooid is, is het de meest gevoelige zwaartekrachtgolf-detector ter wereld. Het ontwerp van de Einstein Telescoop bevat 3 tunnels van 10 km lang die als driehoek staan opgesteld. Door de tunnels schijnen lasers en interferometers verrichten metingen op elke hoek.

Om zo veel mogelijk ruis te onderdrukken moet de Einstein Telescoop tenminste 200 meter onder de grond gebouwd worden, en moet het apparaat bovendien op een plek komen te staan waar de bodemomstandigheden optimaal zijn. Er worden twee bouwlocaties overwogen: het Italiaanse eiland Sardinië en de Maas-Rijn-regio vlak buiten Maastricht.

Lees meer

ETpathfinder maakt de weg vrij

De onderzoeksgroep van Prof. Hild bevindt zich daarvoor in een ideale situatie. De groep leidt momenteel de bouw van ETpathfinder, een gezamenlijk project van meer dan 15 onderzoeksinstellingen uit Nederland, België, Duitsland en Frankrijk. ETpathfinder is een testfaciliteit voor het ontwikkelen van de technologie die nodig is voor de zwaartekrachtgolf-detectoren van de toekomst, waaronder de Einstein Telescoop. De Maastrichtse faciliteit zal een cruciale rol spelen bij het ontwikkelen van de nieuwe interferometers.

Prof. Hild: “ETpathfinder wordt de ideale testomgeving voor het ontwikkelen en optimaliseren van onze nieuwe ‘quantum-enhanced’ interferometrie-concepten. Het wordt een van de vele spannende technieken en technologieën die we de komende decennia met ETpathfinder gaan onderzoeken. Toegegeven, het om de tuin leiden van Heisenberg is best bijzonder en deze subsidie dekt daarmee een van de technieken die mij het meest nauw aan het hart liggen.”

In totaal ontvangen 209 onderzoekers uit heel Europa – van wie 17 in Nederland – in deze subsidieronde een ERC Advanced Grant. Lees het ERC-persbericht

Met deze ERC-subsidie gaan we onderzoeken of onze ideeën en slimme quantumtechnologieën toekomstige zwaartekrachtgolf-detectoren nog beter in staat stellen om de geheimen van ons universum te ontrafelen.
Prof. Stefan Hild