Over twee jaar beslist Europa over de locatie van de Einstein Telescoop, een observatorium om het universum te bestuderen door middel van zwaartekrachtsgolven. Het drielandenpunt tussen België, Nederland en Duitsland ligt in de weegschaal met Sardinië. Door alvast een onderzoeksfaciliteit voor zwaartekracht-astronomie uit te bouwen, hopen de lage landen hun kandidatuur kracht bij te zetten.
Mogelijk bestuderen natuurkundigen het universum vanaf 2030 vanuit het drielandenpunt. Een consortium van Vlaamse, Duitse en Nederlandse onderzoeksinstellingen heeft concrete plannen om er een reusachtig tunnelcomplex neer te planten. Zes meter dikke buizen van zo’n tien kilometer lang moeten drie meetpunten in Nederland, België en Duitsland met elkaar verbinden. Lasterstralen zullen er via gepolijste Silicium-spiegels heen en weer gekaatst worden. Aan de hand van heel minuscule veranderingen kunnen daarmee zwaartekrachtsgolven gedetecteerd worden.
Die meting is een enorme experimentele uitdaging. “Vergelijk het met meten hoeveel het waterpeil in het IJselmeer stijgt nadat er een halve druppel water in valt”, zegt professor Frank Linde van de Universiteit van Amsterdam. Externe trillingen, bijvoorbeeld van het verkeer, kunnen die minutieuze meting verstoren. “Daarom komt de Einstein Telescoop zo’n twee- tot driehonderd meter onder de grond. Daardoor zullen alle geluidsgolven en andere door de mens geproduceerde trillingen gedempt worden met een factor tien miljard”, zegt professor Nick van Remortel van de Universiteit Antwerpen.
Daarin zal de Einstein Telescoop verschillen van bijvoorbeeld de LIGO-detector in de Verenigde Staten, die groter is, maar boven de grond gebouwd is. De Einstein Telescoop zal ook gravitatiegolven met lage frequenties kunnen detecteren, maar zal vooral nauwkeuriger kunnen meten. “De gevoeligheid wordt minstens tien keer groter dan die van de huidige detectoren. Die observeren nu een paar tientallen kosmische gebeurtenissen per jaar. Met de Einstein Telescoop verwachten we dat aantal op te drijven tot duizend per dag”, zegt van Remortel. Als alles goed gaat moet de bouw van de detector in 2030 voltooid zijn en moeten er tegen 2035 zwaartekrachtsgolven geobserveerd worden.
Zwaartekrachtsgolven?
Meer dan een miljard jaar geleden smolten twee zwarte gaten samen. Dat deed de ruimtetijd trillen. Op zich niets bijzonders, ware het niet dat Amerikaanse natuurkundigen er vier jaar geleden in slaagden om die rimpeling in de ruimtetijd waar te nemen door de detectie van zwaartekrachtsgolven. Het bestaan van dergelijke zwaartekrachtsgolven werd een kleine eeuw eerder al voorspeld door Albert Einstein, maar pas in 2015 werden ze voor het eerst rechtstreeks waargenomen. Het leverde de betrokken wetenschappers de Nobelprijs op.
De ontdekking opende meteen ook een heel nieuw venster op ons universum: we kunnen nu verafgelegen kosmische fenomenen observeren die voorheen onzichtbaar waren. De voorbije jaren werden aan de LIGO-detector in de Verenigde Staten en de VIRGO-detector in Italië al tientallen gelijkaardige observaties gedaan. Die gedetecteerde zwaartekrachtsgolven zijn voornamelijk ontstaan bij de botsing van zwarte gaten, al zijn er ook die afkomstig zijn van zware neutronensterren.
Dichtbijgelegen sterren kunnen we zien doordat ze licht uitstralen, maar de elektromagnetische straling van verafgelegen kosmische objecten wordt op haar pad vaak gehinderd door interactie met materie. Zwaartekrachtsgolven hebben daar geen last van. In tegenstelling tot radiotelescopen, die geplaatst worden op hoge en zo afgelegen mogelijk locaties, kan een telescoop om zwaartekrachtsgolven te detecteren zowat eender waar geplaatst worden.
Of de Einstein Telescoop effectief op het drielandenpunt zal komen, is nog niet zeker. Ook Sardinië is nog in de running. In 2021 zal Europa de knoop definitief doorhakken. Dat zal niet alleen een wetenschappelijke, maar ook een politieke beslissing worden.
Om het pad te effenen zal het consortium eerst een hypermoderne onderzoeksfaciliteit bouwen in de buurt van Maastricht. Die krijgt de naam ‘ET Pathfinder’ en komt er wél zeker. Donderdag werd een maquette onthuld in het Antwerpse Havenhuis. Dat gebeurde in aanwezigheid van Vlaams minister voor innovatie Philippe Muyters, die er duidelijk zijn ambitie uitsprak om de Einstein Telescoop naar onze regio te halen.
De initiatiefnemers zijn ervan overtuigd dat het drielandenpunt daarvoor alle troeven in handen heeft. In Nederlands Limburg werden al proefboringen uitgevoerd. “De bodemsamenstelling is daar ideaal”, zegt van Remortel. “Bovendien is het project hier omringd door tientallen universiteiten en kennisinstellingen”, vult Muyters aan. De ET Pathfinder in Maastricht moet dat ecosysteem nog versterken. “Die infrastructuur moet uitgroeien tot een internationaal centrum voor onderzoek naar zwaartekracht-astronomie, seismische isolatie, meet-en-regelsoftware, cryogene techniek en kwantumoptica”, zegt van Remortel.
Daarom maakte de Vlaamse Regering twee miljoen euro vrij voor de onderzoeksfaciliteit. Nederland investeert zeven miljoen euro en vier miljoen euro komt van het Europese fonds voor regionale ontwikkeling. Zelfs als de telescoop uiteindelijk niet naar onze regio komt, is dit geen nutteloze investering, klinkt het. “Uit zulke projecten vloeien altijd onverwachte toepassingen voor de industrie voort”, zegt van Remortel.
Bovendien is de investering klein bier in vergelijking met het kostenplaatje van de Einstein Telescoop, als die hier uiteindelijk zou komen. De totale infrastructuurkost voor het bouwen van de tunnels en de labo’s wordt geschat op 1,2 miljard. Als gastlanden zullen België, Duitsland en Nederland daarvan samen 70 à 80 procent moeten van bekostigen. Dat wordt minstens 800 miljoen euro, verspreid over een periode van tien jaar. De operationele kost, bijvoorbeeld elektriciteitsverbruik, wordt geschat op 10 miljoen per jaar. De verloning van wetenschappelijk personeel is daar nog niet bij gerekend.
Daar staan terugverdieneffecten en een enorme technologie-en kennistransfer naar de regio tegenover. Muyters maakt graag de vergelijking met CERN, het onderzoeksinstituut in Genève waar wetenschappers van over de hele wereld samenwerken. Volgens de minister kan de Einstein Telescoop op dezelfde manier topwetenschappers naar onze regio helpen halen. Thierry Lagrange, aankoopdirecteur van CERN, werd uitgenodigd om de economische impact duidelijk te maken. Hij wijst op de kruisbestuiving tussen industrie en wetenschap en op het feit dat bedrijven hun samenwerking met CERN ook als marketinginstrument uitspelen. Lagrange toont verder wetenschappelijk onderzoek waaruit moet blijken dat de voordelen van de nieuwe deeltjesversneller in CERN groter zijn dan de kosten. “Daarbovenop levert wetenschappelijke nieuwsgierigheid je nieuwe inzichten op die je niet in financiële cijfers kan vatten”, vult van Remortel aan.
Fout opgemerkt of meer nieuws? Meld het hier
