Icon up Overzicht

Zwaartekrachtsgolven (Exaktueel)

Onderwerp: Atoomfysica

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

De wetenschapsbijlage van NRC weekend van 13 februari 2016 opent met: "De wereld veerde even op". Verderop in dezelfde krant staat een groot artikel van Bruno van Wayenburg (zie ook de site van het NRC, met uitlegfilmpje, zie hieronder) met als titel "De ruimte rimpelt" en, aansluitend: "Natuurkunde Einstein heeft definitief gelijk gekregen."

De actualiteit van de bekendmaking van 11 februari is al aan het tanen, maar wat blijft is het enthousiasme van de wetenschappelijke onderzoekers en de Nederlandse inbreng in het LIGO- en Virgo-project. Volgens Van Wayenburg sluit de bekendmaking een periode af van vijftig jaar zoeken en breekt nu het tijdperk van de zwaartekrachtgolvenastronomie aan. Zoals je in het uitlegfilmpje van Van Wayenburg kunt zien, maken deze projecten gebruik van interferometers met kilometers-lange armen. Michelson ging in zijn interferometer van 1881 uit van twee tijdens het experiment gelijkblijvende  armen, later toonde hij samen met Morley aan dat er geen ether is. De interferometriemethode kent sindsdien vele toepassingen om zeer kleine effecten te meten. Bij die toepassingen gaat het niet meer om de ether

 Vragen

a) Waardoor veerde de wereld even op? Noem ook een letterlijke reden.

b) Gebruik de bovenstaande url of zoek op internet een filmpje, dat de gebruikte interferometer uitlegt.

c) Leg uit dat de armen in de huidige LIGO- en VIRGO-zwaartekrachtgolfdetectie in tegenstelling tot het toenmalige experiment van Michelson en Morley niet onveranderlijk blijven.

In feite werd de ruimtetijd vervormd door het plotselinge verdwijnen van veel massa. Dit ging gepaard met enorm veel energie en veroorzaakte de  opwekking van zwaartekrachtgolven, die 1,5 miljard jaar reisden voordat zij op aarde gedetecteerd werden met een amplitude van nog slechts 10-20 m. De energie wordt bij deze samensmelting van twee zwarte gaten uit de omzetting van drie zonmassa's verkregen. De zon zou meer dan 400 miljard jaar nodig hebben om deze energiehoeveelheid uit te zenden!

d) Reken het laatste na en beschrijf waardoor dit onmogelijk is.

e) Beredeneer dat de zon een geheel andere energiesoort uitzendt dan bij deze samensmelting van zwarte gaten wordt uitgezonden.

f) Vanwaar nu al die opwinding?