Moderne toepassingen

Hoe gebruiken eigentijdse natuurkundigen en sterrenkundigen Einsteins theorie?

Een vertekend beeld van het heelal

De algemene relativiteitstheorie beschrijft hoe de paden van lichtstralen worden afgebogen door de zwaartekracht. Het resultaat is dat we een vertekend beeld van het heelal waarnemen. In zeldzame gevallen zien we zelfs meerdere afbeeldingen van hetzelfde object. Hoewel de afbuiging van licht al in 1919 werd aangetoond tijdens Eddingtons beroemde expeditie, is de studie van de werking van zogeheten ‘zwaartekrachtlenzen’ pas in de laatste 30 jaar echt tot bloei gekomen. De toepassingen zijn legio, van de studie van exo-planeten tot het in kaart brengen van de verdeling van donkere materie. Met name deze laatste toepassing is een veelbelovende manier om meer te weten te komen over de eigenschappen van donkere energie: is het misschien toch Einstein’s kosmologische constante?

Henk Hoekstra is universitair hoofddocent en werkt bij de Sterrewacht Leiden waar hij onderzoek doet naar de fundamentele eigenschappen van het heelal, en donkere materie en donkere energie in het bijzonder. Hij leidt de wetenschappelijke voorbereiding voor de Euclid satelliet die ESA in 2020 zal lanceren met het doel de eigenschappen van deze mysterieuze ingrediënten beter te begrijpen. Voor zijn onderzoek heeft hij naast een prestigieuze Fellowship van de Alfred P. Sloan Foundation een Vidi-beurs en recentelijk een ERC starting grant ontvangen. 

Gravitatiegolven en verstoringen van ruimte en tijd 

Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelt het bestaan van gravitatiegolven. Volgens zijn theorie is zwaartekracht een manifestatie van de kromming van ruimte en tijd. Als compacte massieve objecten zoals zwarte gaten en neutronensterren samensmelten, veroorzaken ze ook verstoringen in ruimte in tijd. Deze rimpels in het weefsel van ruimte en tijd planten zich als golven voort door het heelal. Naar deze verstoringen wordt naarstig gezocht. Wat voor golven zijn dit en hoe kun je ze waarnemen? De LIGO- en Virgo-instrumenten proberen de zwaartekrachtgolven voor het eerst te ontdekken. Wat zijn de resultaten van deze experimenten, en wat brengt de toekomst met nieuwe projecten zoals de Einstein Telescoop en de ruimtemissie eLISA , een interferometer bestaande uit drie satellieten die de Europese ruimtevaartorganisatie (ESA) wil lanceren.

Jo van den Brand is hoogleraar in de Subatomaire Fysica (Vrije Universiteit Amsterdam). Hij heeft diverse experimenten uitgevoerd in Stanford, MIT, CERN en Desy. Ook was hij verantwoordelijk voor het spinfysica programma van Nikhef, waar onder andere de spin- en ladingsverdeling van het neutron gemeten zijn. Hij gaf leiding aan de Nederlandse activiteiten om verschillen tussen materie en antimaterie te bestuderen (BaBar en LHCb experimenten). Hij initieerde en coördineert de nationale activiteiten voor het Virgo-experiment, dat samen met LIGO probeert de eerste directe meting van gravitatiegolven te doen. Naast instrumentele bijdragen aan Virgo heeft zijn groep een modelonafhankelijke test van de algemene relativiteitstheorie ontwikkeld.