Wat zit er achter de aankondiging van de gravitatiezwaartekracht?

Wetenschappers van de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) zullen een belangrijke onderzoeksaankondiging doen op donderdag om 10:30 uur Eastern Time, op een persconferentie georganiseerd door de National Science Foundation. Er is redelijk goede reden om te geloven dat ze de ontdekking van zwaartekrachtsgolven zullen aankondigen - en uiteindelijk een 100 jaar durende zoektocht naar een van de meest essentiële, maar toch ongrijpbare pilaren van de moderne theorie van de fysica voor het universum.

Vorige maand tweette de theoretisch fysicus en het algehele genie Lawrence Krauss dat hij reden had om te geloven dat wetenschappers van LIGO - een samenwerking tussen wetenschappers van Caltech en MIT - eindelijk bewijzen hadden gevonden van zwaartekrachtsgolven - 100 jaar nadat Albert Einstein als eerste hun bestaan ​​als een hypothese had verondersteld manier om de fysica achter de algemene relativiteitstheorie uit te leggen. Krauss schreef op Twitter: "Mijn eerdere gerucht over LIGO is bevestigd door onafhankelijke bronnen. Blijf kijken! Zwaartekrachtsgolven zijn mogelijk ontdekt !! Spannend."

Als je verdwaald bent, is hier wat achtergrondinformatie. We weten (in feite) dat zwaartekrachtsgolven bestaan, omdat we weten dat de zwaartekracht echt is. Maar we hebben die golven nooit ontdekt - alles wat we hebben is indirect bewijs (je weet wel, een appel die uit een boom valt, of je loopt een trap af).

LIGO begon in 2002 met één specifiek doel: zwaartekrachtgolven vinden. Dit wordt in feite bereikt door te scannen op "rimpelingen" in ruimtetijd. Deze zijn ultraklein - op de schaal van één tienduizendste van de breedte van een proton. Dus je hebt ultragevoelige instrumenten nodig om ze te vinden.

LIGO's zoektocht heeft 13 vergeefse jaren opgeleverd. Afgelopen september kreeg het project echter een aanzienlijke upgrade naar zijn faciliteiten en instrumenten. De uitrusting van LIGO is nu drie keer gevoeliger voor het vinden van gravitatiegolven dan voorheen.

Blijkbaar heeft het misschien maar een paar weken geduurd voordat de investeringen vruchten afwerpen:

Gerucht van een gravitatiegolfdetectie bij LIGO-detector. Geweldig als het waar is. Zal details posten als het overleeft.

- Lawrence M. Krauss (@ LKrauss1) 25 september 2015

Met wie heeft Krauss precies gesproken? Dat was nooit helemaal duidelijk - en hij gaf geen namen of aanwijzingen. Maar iemand met zijn nauwe banden zou niet zo'n probleem hebben om in contact te komen met een betrouwbare bron. Om nog maar te zwijgen over het feit dat wetenschappers behoorlijk voorzichtig zijn met het maken van enige ongegronde of slecht ondersteunde vermoedens - het is dus niet ondenkbaar dat Krauss precies heeft geleerd wat de LIGO-gegevens inhielden.

Maar er zijn bewijzen die suggereren waarom LIGO op het punt staat de belangrijkste natuurkundige bevindingen van het jaar aan te kondigen. In een gelekte e-mail geschreven aan zijn faculteit, schreef theoretisch natuurkundige Clifford Burgess: "Spionnen die de krant hebben gezien, zeggen dat ze zwaartekrachtsgolven hebben gezien door een binaire zwart gat fusie."

Ja, dat klopt: fysici van LIGO hebben misschien waargenomen dat twee spiraalvormige zwarte gaten elkaar in feite dichtslaan en in een fuseren. Dit zou een verrassing zijn, aangezien LIGO's grootste doelwit voor het vinden van zwaartekrachtgolven een paar neutronensterren was. Koel, zeker - maar lang niet zo episch als twee zwarte gaten die elkaar aanvliegen als pissige mannelijke rammen.

De e-mail gaat verder met te zeggen dat het signaal een 5.1 sigma-statistische detectie had - het overschrijden van de 5-sigma norm die natuurkundigen gebruiken om buitengewoon robuuste observaties te benadrukken. Beide interferometers van LIGO, gebruikt om gravitatiegolven te zoeken en te meten, vonden de samenloop van zwart gat met de juiste tijdsvertraging ertussen.

Absorbeer dit alles voorzichtig - we weten niet zeker wat LIGO precies heeft gevonden tot donderdagochtend. Maar als deze fysici werkelijk zwaartekrachtsgolven hebben ontdekt, zijn ze zonder twijfel een shoo-in voor een Nobelprijs en zullen ze de rest van de natuurwereld onherroepelijk van hieruit hebben veranderd.