Onderzoek laat zien dat de 40 kilogram zware spiegels van de zwaartekrachtgolfdetector LIGO gevoelig zijn voor kwantumfluctuaties – fluctuaties van energie in de lege ruimte waarbij ‘spontaan’ deeltjes uit het niets verschijnen en verdwijnen.
Door de bril van de kwantummechanica bekeken is het heelal een drukke, knisperende ruimte waarin voortdurend deeltjes opduiken en weer verdwijnen.
Hierdoor ontstaat een ‘kwantumruis’ waarvan de gevolgen voor alledaagse objecten doorgaans onmeetbaar subtiel zijn.
Maar nu is een team onder van onderzoekers van het MIT LIGO-laboratorium er voor het eerst in geslaagd om de effecten van kwantumfluctuaties te meten op objecten van menselijke proporties.
In hun vandaag in Nature verschenen onderzoeksverslag rapporteren ze dat de kwantumruis minuscule bewegingen veroorzaakt bij de spiegels van de LIGO-detector.
De opduikende deeltjes veroorzaken verplaatsingen van de spiegels die ongeveer tien zeptometer klein zijn.
Een zeptometer is gelijk aan 10 tot de macht -21 meter oftewel een miljardste van een miljardste van een millimeter.
Daarbij vergeleken is een waterstofatoom met zijn tienmiljardste van een meter reusachtig groot.
Bij het onderzoek is gebruik gemaakt van een speciaal instrument dat een ‘kwantumknijper’ wordt genoemd.
Dit instrument wordt gebruikt om de kwantumruis, die van nadelige invloed is op de gevoeligheid van LIGO bij de detectie van zwaartekrachtgolven, te onderdrukken.
LIGO bestaat uit twee L-vormige interferometers die in vier kilometer lange tunnels staan opgesteld.
De spiegels hangen aan het uiteinde van deze tunnels, en hun posities worden nauwkeurig gemeten met behulp van laserbundels.
Wanneer er een zwaartekrachtgolf passeert, verstoort deze posities van de spiegels een beetje, en daarmee ook de aankomsttijden van de lasers. (EE)(Image credit: The Virgo collaboration/CCO 1.0)
