Naschokken van een rimpeling

De wetenschap trilt nog na van de eerste directe detectie van zwaartekrachtgolven door het LIGO-experiment. U kent het verhaal: op 14 september 2015 registreerden twee gigantische detectoren in de Verenigde Staten een passerende rimpeling in de ruimte afkomstig van de botsing van twee zwarte gaten in een sterrenstelsel, meer dan een miljard lichtjaar ver. Een maand na de bekendmaking is het tijd om enkele lessen te trekken. Hier zijn tien naschokken:

1. Positief nieuws. De mensheid heeft een enorme behoefte aan positief nieuws. De ontdekking was wereldwijd op de voorpagina’s te vinden. Ik kon geen feestje bezoeken of het gesprek ging erover. Er waren nauwelijks zure geluiden te horen. De wetenschap heeft weer eens laten zien dat het leven niet noodzakelijk een zero-sum game is. Vooruitgang bestaat.

2. Het verrassingseffect. Na jarenlang voordrachten gehoord te hebben over wat er ooit ontdekt zou worden, was ik toch verrast, ook al was het “nieuws” al wijd verspreid. Het is een beetje als vrienden die altijd praten over hoe ze de keuken gaan verbouwen, maar het nooit doen. Dan op een dag kom je op bezoek en… de keuken is verbouwd!

3. De kracht van technologie. Dit experiment vindt plaats aan de rand van het technisch mogelijke. De detector is zo gevoelig dat het de aantrekkende zwaartekracht van een mooiweerwolkje registreert.

4. De lange adem. Allereerst in astronomische termen: de waargenomen explosie gebeurde zo’n 1,3 miljard jaar geleden, toen hier op aarde alleen nog maar eencellig leven te vinden was. De schokgolf bereikte de Melkweg toen de mens rotstekeningen begon te maken. Zo gezien was het experiment net op tijd klaar. Sterker nog, de detectie vond plaats tijdens de proefperiode. Een beetje alsof je op safari gaat en al op de parkeerplaats een leeuw ziet.

5. De spanningsboog van onderzoek. De detectie gebeurde twee maanden voor de honderdste verjaardag van de algemene relativiteitstheorie. De eerste vijftig jaar van die eeuw ging op aan denkwerk, soms zeer verward – Einstein zelf heeft ernstig getwijfeld aan het bestaan van zwaartekrachtgolven. De tweede helft van de eeuw was nodig voor de ontwikkeling van de benodigde technologie: lasers, extreem hoge vacua, computers.

6. Hetzelfde geldt voor het theoretisch raamwerk nodig om de trilling te ontcijferen. Ook al zijn Einsteins vergelijkingen al honderd jaar bekend, om het precieze geluidsprofiel van een botsing van twee zwarte gaten te berekenen, waren belangrijke wiskundige en computationele doorbraken nodig en die zijn de laatste tien jaar gedaan.

Het is onvoorstelbaar dat uit het getsjilp van botsende zwarte gaten berekend kan worden hoe zwaar de bestanddelen zijn, hoe ze draaien en hoe ver weg ze staan.

7. De rol van stabiele publieke financiering. Het was terecht dat de strak georganiseerde persaankondiging plaats vond in Washington en dat er een prominente rol was weggelegd voor France Córdova, directeur van de National Science Foundation, de NWO van de VS. Over een periode van veertig jaar heeft de overheid dit werk trouw financieel gesteund. Hulde!

8. De internationale samenwerking. Ook terecht was dat de buitenlandse partners in het zonnetje werden gezet, zowel wetenschappers als onderzoekfinanciers uit Engeland, Duitsland en vele andere landen. Het is van cruciaal belang dat snel andere detectoren operationeel worden, zoals de Virgo Interferometer in Italië. Waarom minstens drie detectoren? Omdat onze ruimte drie dimensies heeft!

9. Het begin. Er wordt wel gegrapt dat er twee belangrijke bijdragen zijn aan een wetenschappelijk veld: het eerste en het laatste artikel. De ontdekking van het Higgs-deeltje is een voorbeeld van zo’n laatste stap. Daarmee was het standaardmodel van elementaire deeltjes compleet. Alles wat CERN nu nog gaat vinden, zullen de eerste woorden van een nieuw hoofdstuk zijn. Geen beter voorbeeld van een eerste woord dan de detectie van zwaartekrachtgolven. Het is het begin van een gouden eeuw in de sterrenkunde.

10. De hyperbool. Het is moeilijk te overdrijven hoe groot de doorbraak van LIGO is. De gebruikelijke metafoor is het openen van een nieuw venster. Maar is wat sleets geworden nadat hij al is gebruikt toen radio, infrarood, ultraviolet of röntgen aan het zichtbare licht werden toegevoegd. Misschien moeten we onze toevlucht zoeken in de literatuur. Ik ben een fan van het sciencefictionverhaal Nightfall (1941) van Isaac Asimov. Een fictieve planeet is omringd door zes zonnen. Altijd staat er wel één aan de hemel, zodat het op ieder moment dag is, net zoals de zomer boven de poolcirkel. De bewoners weten niet eens wat nacht is. Op een dag staan alle zonnen op één plek uitgelijnd. Voor het eerst openbaart zich de sterrenhemel zich in zijn volle glorie. Het universum blijkt niet uit zes sterren te bestaan, maar uit talloos veel miljarden. In het verhaal wordt iedereen gek. Maar niet op planeet Aarde. We vieren met de zwaartekrachtgolven de magie van de wetenschap.