Slide 1 - Nikhef
advertisement
Gravitatiestraling Een nieuwe kijk op het heelal Gideon Koekoek 21 November 2007 Inhoudsopgave Waarom gravitatiestraling? Wat is gravitatiestraling? Gravitatiestraling meten Hoe ver zijn we nu? Samenvatting Waarom gravitatiestraling? Waarom gravitatiestraling? Waarom zouden we dit willen meten? We hebben toch al telescopen, neutrinodetectoren, etc? Hiermee kunnen we al prima het Heelal bestuderen, niet? Dus waarom zouden we ook nog zwaartekrachtsstraling willen meten? Waarom gravitatiestraling? We hebben gravitatiestraling nodig!! Er zijn vragen die we anders niet kunnen beantwoorden: Theorie: is de Algemene Relativiteitstheorie correct? Astronomie: wat is Donkere Materie/Donkere Energie? Astronomie: welke processen zijn er gaande in exotische hemellichamen? Cosmology: wat gebeurde er na (tijdens?) de Oerknal! Waarom gravitatiestraling? Waar bestaat Dark Matter/Dark Energy uit? Dit zijn wij Van het grootste gedeelte van het Heelal weten we niets! We hebben gravitatiestraling nodig! Waarom gravitatiestraling? En hoe zit het met de Oerknal? Licht kan maar tot hier zien ..neutrino’s kunnen maar tot hier zien.. ..maar zwaartekrachtstraling kan tot hier zien! We hebben gravitatiestraling nodig! Wat is gravitatiestraling? Wat is gravitatiestraling? Wacht, wat is zwaartekracht eigenlijk? 1st Wet: Als er geen krachten werken, is beweging eenparig en rechtlijnig. Zwaartekracht is een kracht! mM F G 2 r F = -mg Het pad van de aarde is niet recht: er werkt een kracht Wat is gravitatiestraling? Einstein was het hier niet mee eens.. GMm F 2 r Newtons zwaartekracht is in strijd met de Relativiteitstheorie Newtons zwaartekracht is instantaan. Maar niets mag sneller gaan dan het licht! De zwaartekrachtswet van Newton kan daarom niet correct zijn! Wat is gravitatiestraling? Einstein wist: Alle materie valt hetzelfde in een zwaartekrachtsveld Dan kan zwaartekracht niks te maken hebben met materie zelf, maar moet het te maken hebben met de ruimte. Zwaartekracht is geen kracht; het is de kromming van de ruimte! Wat is gravitatiestraling? Q: Wat doet ruimtetijd krommen? A: energie! R 1 8G g R 4 T 2 c Dit is een heel klein getal! ~ 10-45 (!!) Er is veel energie nodig om de ruimtetijd te krommen: zwaartekracht is zwak! Ok, begrepen. En dan nu door met zwaartekrachtsstraling Wat is gravitatiestraling? Massa en energie krommen de ruimtetijd. Dus als we massa nemen en die laten wiebelen, dan wiebelt de ruimtetijd mee. Wat is gravitatiestraling? 8G 11 Geen energie, geen g R T R g R 0 4 22 c zwaartekracht Dus dut is een ongekromde ruimtetijd. Wat zou er gebeuren als we een verstoring aanbrengen? d2 1 d2 h 2 2 h 0 2 dx c dt h sin ( z t ) Een golfvergelijking: een verstoring hμυ oscilleert door de ruimtetijd! Wat is gravitatiestraling? h sin ( z t ) Een gravitatiegolf rekt de ruimte uit en drukt hem weer in Wat is gravitatiestraling? Een voorbeeld: gravitatiestraling geproduceerd door een dubbelster Deze straling willen wij meten! Dubbelsterren: bron van GWs Wij Gravitatiestraling meten Gravitatiestraling meten Q: Hoe kun je dit doen? A: met een interferometer! Een interferometer beeldt lichtgolven op elkaar af; Dit geeft een patroon als volgt: Gravitatiestraling meten Wat als er een zwaartekrachtsgolf voorbij komt? De golf rekt de armen uit en drukt ze weer in; dit vertaalt zich naar het interferentiepatroon Gravitatiestraling meten Deze apparaten bestaan echt! LISA (US + EU) LIGO (US) 4 km arms VIRGO (EU) 5 106 km arms Lancering: ~2015(?) 3 km arms Hoe ver zijn we nu? Hoe ver zijn we nu? Gravitatiestraling is al eens (indirect) ontdekt Hulse en Taylor hebben jarenlang de beweging van de dubbelster PS 1913+16 bestudeerd Waarneming versus berekening op basis van gravitatiestraling Nobelprijs 1993 Hoe ver zijn we nu? Maar directe waarneming (de vorm van de straling) heeft nog niet plaatsgevonden. Hoe ver zijn we nu? Nikhef en de Vrije Universiteit werken aan de VIRGOdetector; we doen berekeningen, simuleren, en ontwerpen hardware Management Hardware & electronics Simulations Theory of gravitational waves Samenvatting Samenvatting Zwaartekracht is kromming van de ruimtetijd Zwaartekrachtsstraling zijn wiebels in de ruimtetijd, en planten zich voort met de snelheid van het licht; Zij kunnen ons veel leren over Donkere Materie/Energie, de Oerknal, etc Zwaartekrachtsstraling is moeilijk te meten, maar het kan met interferometers Wij (Nederland) werken mee aan VIRGO en LISA………………….wordt vervolgd! Einde Zijn er nog vragen?
