Zwaartekrachtgolf?

Wanneer een zwaartekrachtgolf de aarde passeert, voorspelt Einsteins theorie dat de afstanden tussen voorwerpen heel even veranderen. De invloeden zijn zo klein dat een meter een fractie van een atoomdikte langer of korter zou worden. Het meten daarvan is erg lastig omdat ook het meetapparaat evenveel langer of korter wordt.

Hoe meet je dat dan?

Er is één mogelijkheid om de verandering te meten: met licht. De snelheid van het licht blijft volgens de speciale relativiteitstheorie uit 1905 altijd 300.000 kilometer per seconde.

Oké, en dat gebeurt?

Yep. Het meten met licht, daarvan maken de Amerikaanse instituten Caltech, MIT, LIGO Scientific Collaboration (LSC) en van de Europese Virgo Collaboration dankbaar gebruik.

In het Amerikaanse Hanford werd in 2002 de eerste LIGO-installatie in gebruik genomen. Een tweede volgde in 2005 in Livingston. Beide LIGO-detectoren liggen op 3000 kilometer afstand van elkaar. Ze kunnen meten hoe de ruimtetijd zich uitrekt en samentrekt door zwaartekrachtgolven. Om de bron van de zwaartekrachtgolf in het heelal nauwkeurig vast te stellen, is een derde detector nodig. Later dit jaar wordt voor dat doel het Europese zwaartekrachtgolfexperiment Virgo in Cascina, in de Italiaanse provincie Pisa, in gebruik genomen.

Hoe werkt zo'n LIGO-detector?

De Amerikaanse installaties bestaan uit twee buizen van 4 kilometer lang, die haaks op elkaar staan. De Virgo-installatie heeft buizen van 3 kilometer lang. Een laser zendt voortdurend licht naar de installatie. Dit laserlicht valt op een halfdoorlatende spiegel, die het licht splitst. In elk van de buizen ('armen') valt een deel van de laserstraal. Het laserlicht gaat in de buizen 400 keer heen en weer voor het er weer uittreedt. De constructie is zo gemaakt dat het licht uit de ene buis dat van de andere uitdooft.

En hoe meet zo'n detector nu een zwaartekrachtgolf?

Nou, komt er een zwaartekrachtgolf voorbij, dan wordt één arm iets uitgerekt omdat de ruimtetijd uitrekt. De andere arm krimpt iets. De lichtstralen doven elkaar even niet uit. De detector neemt dan een signaal waar dat meestal enkele tienden van een seconde duurt.

En dat is nu dus waargenomen. Bijzonder!