Gravitatiegolfsterrenkunde: het openen van een nieuw venster op het heelal | Martin Hendry | TEDxGlasgow
-
0:15 - 0:17Er is een klassieke mythe
-
0:17 - 0:22die zegt dat als iedereen in China
tegelijkertijd omhoog springt, -
0:22 - 0:24de Aarde uit haar as zal worden geschud.
-
0:24 - 0:27Ik heb de berekeningen
gedaan en ik kan jullie verzekeren -
0:27 - 0:29dat de aardas volkomen veilig is.
-
0:29 - 0:33Maar voor iemand die in de jaren 80
in Groot-Brittannië is opgegroeid, -
0:33 - 0:37komen dan de woorden ‘Michael Fish’
en ‘hurricane’ spontaan voor de geest. -
0:37 - 0:42Maar zelfs één enkele persoon
die in de lucht springt, -
0:42 - 0:45kan, bij wijze van spreken,
de Aarde doen bewegen. -
0:45 - 0:48Het probleem is dat het
slechts in beperkte mate zo is. -
0:48 - 0:53Veronderstel dat we
een meting konden doen, -
0:53 - 0:56niet over springende wetenschappers
die de Aarde doen schudden, -
0:56 - 0:58maar een meting zo nauwkeurig
-
0:58 - 1:02dat ze ons iets over de verandering en
de vorm van de ruimte zelf kon vertellen. -
1:02 - 1:07Een verandering door een exploderende
ster halverwege de Melkweg. -
1:07 - 1:10Dat klinkt echt als science fiction,
-
1:10 - 1:13maar in feite bestaat
een dergelijke machine al: -
1:13 - 1:17de laserinterferometer,
een van de meest geavanceerde -
1:17 - 1:21wetenschappelijke instrumenten
ooit gebouwd. -
1:21 - 1:23In een paar jaar tijd gaat hij voor ons
-
1:23 - 1:27een geheel nieuwe manier bieden
om te kijken naar het universum: -
1:27 - 1:31de gravitatiegolfsterrenkunde.
-
1:31 - 1:37Gravitatiegolven zijn
niet hetzelfde als licht. -
1:37 - 1:43Ze zijn geen deel van het licht-
of elektromagnetisch spectrum, -
1:43 - 1:46dat gaat van radiogolven
tot gammastraling. -
1:46 - 1:48We kennen al veel
verschillende soorten licht -
1:48 - 1:51en in de afgelopen 60 jaar of zo
-
1:51 - 1:54zijn we erg goed geworden
in het onderzoeken van het heelal -
1:54 - 1:56met al die verschillende soorten licht.
-
1:56 - 2:00Of het nu de bouw van een gigantische
radiotelescoop op het aardoppervlak is -
2:00 - 2:02of een gammastraalobservatorium
in de ruimte, -
2:02 - 2:05we hebben deze verschillende vensters
op de kosmos gebruikt -
2:05 - 2:09om ons een aantal verbazingwekkende dingen
te vertellen over hoe het universum werkt. -
2:09 - 2:12We hebben de geboorte
en de dood van sterren gezien. -
2:12 - 2:14We hebben de harten
van sterrenstelsels onderzocht. -
2:14 - 2:18We beginnen nu zelfs
planeten als de Aarde te vinden -
2:18 - 2:20in een baan rond andere sterren.
-
2:21 - 2:25Maar het gravitatiegolfspectrum
zal helemaal anders zijn. -
2:25 - 2:27Het zal ons een venster geven
op het heelal, -
2:27 - 2:32en enkele van de meest gewelddadige en
energetische gebeurtenissen in de kosmos: -
2:32 - 2:38exploderende sterren, botsende zwarte
gaten, misschien zelfs de Big Bang. -
2:39 - 2:40Wat zullen we nu leren
-
2:40 - 2:43van dat gravitatiegolfvenster
op het universum? -
2:43 - 2:48Wellicht het meest opwindend
zijn de dingen die we nog niet kennen, -
2:48 - 2:49de zogenaamde onbekende onbekenden,
-
2:50 - 2:53de dingen waarvan we niet eens weten
dat we ze nog niet weten. -
2:53 - 2:56Het zal een paar jaar duren,
maar we zijn er bijna. -
2:56 - 2:59Voordat we gaan praten
over gravitatiegolven, -
2:59 - 3:01gaan we eens nadenken
over de zwaartekracht. -
3:02 - 3:05Er is nog een mythe waarvan ik zeker weet
dat iedereen erover heeft gehoord: -
3:05 - 3:09die over de appel
op Isaac Newtons hoofd. -
3:09 - 3:13Ik ben niet eens zeker
of er fruit bij te pas kwam, -
3:13 - 3:19maar vanwaar ook zijn inspiratie,
Newton kwam met een zeer slim idee. -
3:19 - 3:23Hij kwam erachter dat hij
dezelfde fysica kon gebruiken -
3:23 - 3:26voor het beschrijven van zowel
een appel die van een boom valt -
3:26 - 3:28als de Maan in een baan om de Aarde.
-
3:29 - 3:32Dit noemde hij zijn universele wet
van de zwaartekracht. -
3:32 - 3:37Ze zegt dat alles in de kosmos
al het andere aantrekt. -
3:37 - 3:41Het is een mooie theorie
en ze is ook heel praktisch bruikbaar. -
3:41 - 3:44Ze laat ons allerlei nuttige dingen
doen in onze moderne wereld -
3:44 - 3:47en dat al meer dan 300 jaar.
-
3:47 - 3:50We kunnen vliegtuigen halverwege
rond de wereld laten vliegen -
3:50 - 3:53en een raket naar de Maan en terug.
-
3:53 - 3:59Maar er is een probleem met die wet,
een filosofisch probleem. -
3:59 - 4:04Op een zeer fundamenteel niveau
is ze niet echt zinvol, -
4:04 - 4:08omdat Newton zegt dat er een kracht werkt
tussen de Aarde en de Maan. -
4:08 - 4:12Nou ja, hoe weet de Maan dat het
de bedoeling is om om de Aarde cirkelen? -
4:12 - 4:15Hoe geraakt de kracht
van de Aarde naar de Maan? -
4:16 - 4:20Dit was een probleem waar niemand minder
dan Albert Einstein zich over verbaasde -
4:20 - 4:22in de vroege jaren van de 20e eeuw.
-
4:22 - 4:26Einstein kwam met
een echt opmerkelijk antwoord. -
4:27 - 4:32Nu was Albert Einstein waarschijnlijk
de eerste wetenschapper die beroemd werd. -
4:32 - 4:34Hoewel hij stierf in 1955,
-
4:34 - 4:41verkoos de redactie van Time magazine hem
in 1999 tot persoon van de 20e eeuw. -
4:41 - 4:44Hoewel ik moet zeggen dat
bij een publieke stemming op de website -
4:44 - 4:46Elvis Presley het haalde.
-
4:46 - 4:47(Gelach)
-
4:47 - 4:50Nu ben ik net als iedereen een grote
fan van de muziek van de King, -
4:50 - 4:53maar hier ga ik
toch akkoord met de uitgever. -
4:53 - 4:58Ik heb zelfs mijn eigenste action figure
van Einstein op de universiteit. -
4:58 - 4:59(Gelach)
-
4:59 - 5:03Waarom werd Einstein nu
de persoon van de 20e eeuw? -
5:03 - 5:08Hij liet ons de zwaartekracht
met andere ogen bekijken. -
5:08 - 5:11Voor Einstein is de zwaartekracht
niet zozeer een kracht -
5:11 - 5:15tussen de Aarde en de Maan
of tussen appels en bomen, -
5:15 - 5:20maar een buigen van ruimte en tijd zelf.
-
5:20 - 5:22Een goede metafoor ziet
-
5:22 - 5:25de Aarde liggend
op een uitgerekt rubberen vlies, -
5:25 - 5:27als een trampoline.
-
5:27 - 5:30De massa van de Aarde,
de zeer grote massa van de Aarde, -
5:30 - 5:33zal dat vlies diep laten doorbuigen.
-
5:33 - 5:35Dan hoeft de Maan
-
5:35 - 5:39geen kracht van de Aarde meer te voelen.
-
5:39 - 5:43De Maan volgt alleen maar
de natuurlijke rondingen en bochten -
5:43 - 5:46van ruimte en tijd rond de Aarde.
-
5:46 - 5:48In feite zei Einstein ook
-
5:48 - 5:52dat we ruimte en tijd niet meer
moeten zien als afzonderlijke dingen, -
5:52 - 5:56dus hoor je mensen praten
over de structuur van ruimtetijd. -
5:56 - 6:02Einstein zei dat de zwaartekracht
een buiging is van de ruimtetijd. -
6:02 - 6:06De natuurkundige John Wheeler
formuleerde het treffend: -
6:06 - 6:10"De ruimtetijd vertelt
materie hoe te bewegen -
6:10 - 6:14en materie vertelt
de ruimtetijd hoe te buigen." -
6:14 - 6:17Dat klinkt allemaal
heel gewichtig en fundamenteel -
6:17 - 6:18over de aard van het universum,
-
6:18 - 6:23maar het heeft heel
wat praktische toepassingen. -
6:23 - 6:26Hier beneden
in de zwakke zwaartekracht van de Aarde, -
6:26 - 6:29doet de theorie van Einstein
een zeer opmerkelijke voorspelling, -
6:29 - 6:32die je waarschijnlijk
nog nooit eerder is opgevallen. -
6:32 - 6:34Wist je bijvoorbeeld
-
6:34 - 6:38dat klokken trager lopen
op het oppervlak van de Aarde -
6:38 - 6:40dan hoog boven de Aarde,
-
6:40 - 6:42omdat het gravitatieveld er sterker is.
-
6:42 - 6:44Misschien ken je scène in de film
-
6:44 - 6:46'Mission Impossible Ghost Protocol',
-
6:46 - 6:49als Tom Cruise de Burj Khalifa,
-
6:49 - 6:53het hoogste gebouw ter wereld, beklimt.
-
6:53 - 6:56Maar zelfs toen hij
op 800 meter boven de grond zat, -
6:56 - 6:58ging Toms horloge -- ik weet zeker
-
6:58 - 7:00dat hij het te druk had
om het op te merken -- -
7:00 - 7:03een paar miljardsten
van een seconde sneller -
7:03 - 7:05dan het beneden op de begane grond
zou hebben gedaan. -
7:05 - 7:09Wat maken nu een paar miljardsten
seconden uit tussen vrienden? -
7:09 - 7:11Genoeg om een verschil te maken
-
7:11 - 7:13voor het Global Positioning System.
-
7:13 - 7:18De gegevens van de gps-satellieten
moeten worden gecorrigeerd -
7:18 - 7:20omdat de tijd sneller loopt
-
7:20 - 7:22op de hoogte
waar de satellieten ronddraaien. -
7:22 - 7:25En dat is maar liefst
40 microseconden per dag. -
7:26 - 7:29De radiosignalen en microgolfsignalen
van de satellieten -
7:29 - 7:33leggen ongeveer 10 kilometer af
in 40 microseconden. -
7:33 - 7:37Denk maar aan hoe slecht je gps zou zijn,
-
7:37 - 7:39als hij een fout van 10 kilometer had.
-
7:39 - 7:42We zouden allemaal verdomd snel verdwalen.
-
7:42 - 7:45Dus heeft Einsteins theorie
van de zwaartekracht, -
7:45 - 7:47zijn algemene relativiteitstheorie,
-
7:47 - 7:51praktische gevolgen
voor ons dagelijks leven. -
7:51 - 7:55Maar pas diep in de ruimte
krijg je de maximale effecten te zien. -
7:55 - 7:58Als de zwaartekracht
over buigen van ruimtetijd gaat, -
7:58 - 8:00kunnen we een soort
gedachte-experiment doen. -
8:00 - 8:03We kunnen ons voorstellen
dat als je genoeg materie -
8:03 - 8:05in een zeer kleine ruimte kon brengen,
-
8:05 - 8:08de ruimtetijd uiteindelijk
zo veel zou buigen -
8:08 - 8:12dat zelfs licht niet kon ontsnappen
aan de klauwen van de zwaartekracht. -
8:12 - 8:15Dan heb je een zwart gat gemaakt.
-
8:15 - 8:19Aan zwarte gaten werd al gedacht
rond de tijd van Einstein. -
8:19 - 8:23In 1916, net nadat Einstein
zijn theorie publiceerde, -
8:23 - 8:26is er een prachtige paper geschreven
door een jonge wetenschapper, -
8:26 - 8:29toen aan het front
in de Eerste Wereldoorlog. -
8:29 - 8:31Hij heette Karl Schwarzschild.
-
8:31 - 8:34Het legde de theorie
van een zwart gat uit. -
8:34 - 8:39Zwarte gaten klinken alsof ze thuishoren
in het rijk van de science fiction. -
8:39 - 8:42Maar we denken
dat zwarte gaten werkelijk bestaan -
8:42 - 8:45en dat voor licht
het ontsnappen uit een zwart gat -
8:45 - 8:48echt een Mission Impossible zou zijn.
-
8:48 - 8:51We vinden zwarte gaten
in de restanten van ontplofte sterren. -
8:51 - 8:54We lijken ze zelfs
in superzware vorm te vinden -
8:54 - 8:58in het hart van vrijwel elk
melkwegstelsel in het universum. -
8:58 - 9:00Als je een zwart gat
zou kunnen verplaatsen -
9:00 - 9:02met bijna de snelheid van het licht,
-
9:02 - 9:05zou dat de ruimtetijd
nogal door elkaar schudden. -
9:05 - 9:07Zoals het laten vallen
van een kanonskogel -
9:07 - 9:09op het rubber van een trampoline.
-
9:09 - 9:12Het zou rimpelingen veroorzaken
die zich uitspreiden. -
9:12 - 9:15Die rimpelingen noemen we
gravitatiegolven. -
9:15 - 9:18Gravitatiegolven
zouden worden geproduceerd -
9:18 - 9:19door zaken als zwarte gaten
-
9:19 - 9:22of door hun iets minder
extreme zwaartekrachtneven, -
9:22 - 9:24de neutronensterren.
-
9:24 - 9:26En als je er twee
tegen elkaar kon laten botsen -
9:26 - 9:28dicht bij de lichtsnelheid,
-
9:28 - 9:30zou dat echt wat golven veroorzaken.
-
9:30 - 9:32Dat is wat we zoeken
-
9:32 - 9:36op dit nieuwe gebied
van gravitatiegolfsterrenkunde. -
9:38 - 9:39Was het maar zo eenvoudig.
-
9:39 - 9:42Dat is het plan,
maar het uitvoeren is een harde dobber. -
9:42 - 9:44Hoewel de gravitatiegolven
-
9:44 - 9:47de ruimtetijd kolossaal opschudden
waar de zwarte gaten zijn, -
9:47 - 9:51en net als rimpelingen in een vijver
zich verspreiden door het heelal, -
9:51 - 9:53worden ze zwakker en zwakker.
-
9:53 - 9:55Tegen de tijd dat ze
bij de Aarde aankomen, -
9:55 - 9:58bedraagt de ruimtetijdvervorming ongeveer
-
9:58 - 10:02een miljoenste van een miljoenste
van een miljoenste van een meter. -
10:02 - 10:04Dat is vrij moeilijk om meten.
-
10:04 - 10:06Hoe doe je dat?
-
10:06 - 10:09Het doet misschien denken
aan een goochelshow in Las Vegas, -
10:09 - 10:12maar het gebeurt allemaal
met spiegels en lasers. -
10:13 - 10:17Je richt een laserstraal op een spiegel,
-
10:17 - 10:21die ze splitst in twee bundels
die loodrecht op elkaar staan, -
10:21 - 10:24weerkaatsen op een spiegel,
dan recombineren, -
10:24 - 10:26en dan moet je kijken wat je kreeg.
-
10:26 - 10:30Als de twee bundels precies
dezelfde afstand hebben afgelegd, -
10:30 - 10:34lopen ze precies in de pas met elkaar.
-
10:34 - 10:37Het zijn lichtgolven, net als
al die andere vormen van licht, -
10:37 - 10:39zodat de golftreinen samenvallen.
-
10:39 - 10:42Maar als ze een andere afstand
hebben afgelegd, -
10:42 - 10:45lopen ze uit de pas met elkaar,
en zullen ze met elkaar interfereren - -
10:45 - 10:48We noemen dit verschijnsel interferentie,
-
10:48 - 10:53en daarom worden deze dingen
laserinterferometers genoemd. -
10:53 - 10:57Een laserinterferometer
is een cool hebbeding -
10:57 - 11:00als je een gravitatiegolf wil detecteren.
-
11:00 - 11:03Maar vergeet niet
dat het ongelooflijk zwakke signalen zijn, -
11:03 - 11:08dus is het een enorme technische uitdaging
om er een te bouwen. -
11:08 - 11:11Einstein zei dat
als een gravitatiegolf passeert, -
11:11 - 11:16ze de ruimtetijd in onze omgeving
zal uitzetten en krimpen, -
11:16 - 11:18maar in ongelooflijk kleine mate.
-
11:18 - 11:22Daarom proberen we de laserstraal
en haar interferentiepatroon te gebruiken -
11:22 - 11:25om ons te vertellen
wanneer er een gravitatiegolf voorbijkwam. -
11:25 - 11:29Maar je moet het experiment
echt opschalen en groot maken. -
11:29 - 11:32Daarom hebben we LIGO.
-
11:32 - 11:37LIGO staat voor Laser Interferometer
Gravitational-Wave Observatory. -
11:37 - 11:41Het is het meest ambitieuze
en verfijnde wetenschappelijke project -
11:41 - 11:45ooit ondernomen door
de National Science Foundation in de VS. -
11:45 - 11:47In feite zijn er twee LIGO's.
-
11:47 - 11:52Er is er een in Louisiana
en nog een in de staat Washington. -
11:52 - 11:54Samen met twee andere interferometers,
-
11:54 - 11:59GEO in Duitsland en Virgo in Italië,
-
11:59 - 12:02is dit ons detectiesysteem
voor gravitatiegolven. -
12:02 - 12:05Ze liggen op nogal afgelegen locaties,
-
12:05 - 12:08en ik denk dat de lokale bevolking
niet echt weet waar ze voor dienen. -
12:08 - 12:12Een van mijn collega’s bij LIGO
vloog eens over de Livingstonsite. -
12:12 - 12:16Een medepassagier keek naar beneden
naar de detector en zei: -
12:16 - 12:18“Ik heb een theorie wat dat is.
-
12:18 - 12:21Het is eigenlijk een geheime
tijdmachine van de regering.” -
12:21 - 12:24Hij wist niet goed hoe te reageren
-
12:24 - 12:27en zei: “Oké dan, maar waarom de L-vorm?”
-
12:27 - 12:29En ze zei: “Ah ja,
ze moeten toch ook weer terugkomen.” -
12:29 - 12:31(Gelach)
-
12:31 - 12:34Tijdreizen is echt science fiction,
-
12:34 - 12:37maar we hopen van harte
dat gravitatiegolven -
12:37 - 12:39binnenkort een wetenschappelijk
feit zullen zijn. -
12:39 - 12:41Het is nog moeilijk.
-
12:41 - 12:43Al die zeer kleine effecten
-
12:43 - 12:45kunnen worden overspoeld
door de lokale gevolgen -
12:45 - 12:48van de verstoringen
door het schudden van de grond. -
12:48 - 12:50Niet door wat er in het universum gebeurt,
-
12:50 - 12:54maar vanwege veel alledaagsere
fenomenen hier op Aarde. -
12:54 - 12:56Dus monteer je je spiegels
-
12:56 - 12:58op zeer complexe ophangsystemen
-
12:58 - 13:02die tegen de grenzen zitten
van de materiaaltechnologie. -
13:02 - 13:05Zelfs schudden van de lucht
in de laserstraal -
13:05 - 13:06kan ons signaal overstemmen,
-
13:06 - 13:09dus sturen we de lasers heen en weer
-
13:09 - 13:12in het ultrahoogste vacuümsysteem
op Aarde, -
13:12 - 13:17slechts één biljoenste van de druk
van de lucht die we hier inademen. -
13:17 - 13:21Breng dat bij elkaar en geef
een paar honderd miljoen dollar uit, -
13:21 - 13:23en hoop dat je wat
gravitatiegolven gaat vinden, -
13:23 - 13:26maar er zijn veel wetenschappers nodig
om het te doen. -
13:26 - 13:30In Glasgow maken we deel uit van
de LIGO wetenschappelijke samenwerking. -
13:30 - 13:33Meer dan 900 wetenschappers
en ingenieurs over de hele wereld -
13:33 - 13:35zoeken naar gravitatiegolven.
-
13:35 - 13:38We hebben ze nog niet gevonden,
[inmiddels wel! - vert.] -
13:38 - 13:41maar meerdere detectoren zijn noodzakelijk
-
13:41 - 13:47omdat je een signaal moet detecteren
in beide LIGO detectoren, -
13:47 - 13:50om je te overtuigen
dat je echt iets hebt. -
13:50 - 13:54En als je het ook in Virgo
en GEO ziet, des te beter. -
13:54 - 13:59Binnenkort hebben we een wereldwijd
netwerk van geavanceerde detectoren -
13:59 - 14:02omdat de LIGO’s niet gevoelig
genoeg zijn om de klus te klaren. -
14:02 - 14:04Maar ze krijgen zwaardere spiegels,
-
14:04 - 14:08krachtiger lasers, betere veersystemen,
-
14:08 - 14:11en we verwachten dat we in 2016
-
14:11 - 14:15een netwerk gaan hebben van geavanceerde
zwaartekrachtgolfinterferometers -
14:15 - 14:17om te zoeken naar gravitatiegolven.
-
14:17 - 14:20Hoe lang zullen we moeten wachten
om een signaal te krijgen? -
14:20 - 14:23We weten het niet echt,
maar op basis van wat wij weten, -
14:23 - 14:26denken we niet dat het meer zal zijn
dan een paar maanden. -
14:26 - 14:28Op een conferentie van vorig jaar
-
14:28 - 14:31probeerde een groep van ons
in Polen een datum op te geven -
14:31 - 14:33voor wanneer we ze verwachten te zien.
-
14:33 - 14:35Met gekruiste vingers
-
14:35 - 14:38voorspelden we
de datum van 1 januari 2017. -
14:38 - 14:41Ik wees erop dat er waarschijnlijk
niet erg veel mensen -
14:41 - 14:43die dag in Glasgow
aan het werk zouden zijn. -
14:43 - 14:44(Gelach)
-
14:44 - 14:47Maar gravitatiegolven komen.
-
14:47 - 14:50Er gaat een nieuw venster
op het heelal open -
14:50 - 14:53en het is een zeer spannende tijd
om astrofysicus te zijn. -
14:53 - 14:54Veel dank.
-
14:54 - 14:57(Applaus)
-
14:57 - 15:04[Op 11 januari 2016: eerste melding
van een gravitatiegolf - vert. ]
- Title:
- Gravitatiegolfsterrenkunde: het openen van een nieuw venster op het heelal | Martin Hendry | TEDxGlasgow
- Description:
-
Deze talk werd gehouden op een TEDx-evenement, in de stijl van de TED-conferenties, maar onafhankelijk georganiseerd door een lokaal team. Meer informatie hierover op http://ted.com/tedx
Wist je dat zwaartekracht ruimte en tijd kan buigen en dat klokken sneller lopen op de top van een wolkenkrabber? Martin Hendry beschrijft hoe Einsteins theorie van de zwaartekracht onze moderne wereld vormgeeft en hoe lasers, in het hart van de meest gevoelige wetenschappelijke instrumenten ooit gebouwd, een geheel nieuw venster op de kosmos openen.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDxTalks
- Duration:
- 15:07