Het Einstein Telescope (ET) project wordt mogelijk in twee delen gesplitst, één gebouwd in het zuiden van Nederland en één op Sardinië, Italië. Ofschoon de onderzoekers zich tot nu toe vooral richtten op de bouw van één locatie, overwegen zij ook het project in twee gelijke delen op te splitsen.
De Einstein Telescoop is (wordt) een geavanceerd observatorium voor zwaartekrachtgolven om het heelal en de daarmee samenhangende gebeurtenissen te bestuderen. Het zal tot duizend meer bronnen van gravitatiegolven kunnen detecteren dan de bestaande infrastructuur – zoals Virgo, het Europese Gravitatie Observatorium (EGO) in de buurt van Pisa, Italië. Anders dan bij een conventionele ruimtetelescoop moeten de metingen ongeveer 200 tot 300 meter onder de grond plaatsvinden. Gravitatiegolven gaan door de aarde heen; wij kunnen ze alleen onder het oppervlak beluisteren.
Na de detectie van zwaartekrachtgolven in 2015 – waarbij de EGO een cruciale rol speelde – heeft een consortium van EU-landen de Europese Commissie voorgesteld het observatorium op te nemen in de lijst van onderzoeksinfrastructuren. De lidstaten konden een bod indienen om de structuur te huisvesten, zodat in 2024 een beslissing kan worden genomen. Momenteel zijn twee voorstellen officieel ingediend. Het ene is van een consortium uit Nederland, België en Duitsland, dat heeft gekozen voor de regio Euregio Maas-Rijn (EMR), en het andere van Italië, dat een geschikt gebied in Sardinië heeft gevonden. Beide kandidaten voeren verder onderzoek uit om de haalbaarheid van de infrastructuur te beoordelen en het internationale panel te informeren over de uiteindelijke beslissing.
De driehoeksindeling is riskanter
Hoewel het oorspronkelijke project voor de ET voorzag in een driehoeksopstelling – met drie 10 kilometer lange gangen – zou de beslissende commissie ervoor kunnen kiezen deze opdeling in twee delen te maken. Er zouden dan twee L-vormige telescopen komen in plaats van één. Het Virgo-observatorium zelf heeft een L-vorm en draagt sinds zijn opening bij tot de studie van zwaartekrachtgolven. Twee telescopen zouden nog meer gegevens en bewijzen opleveren. Toch heeft de driehoekige optie het potentieel om golven nauwkeuriger te detecteren en zo het onderzoek te versnellen.
“De driehoeksoptie is innovatiever, maar gaat gepaard met een hoge risicofactor”, legt Marco Pallavicini, vice-voorzitter van het Italiaanse Instituut voor Kernfysica (INFN), uit. “Niemand heeft het eerder gedaan, en terwijl we weten dat de L-vorm werkt, zijn we niet zeker van de werking van het driehoekige observatorium.”
Wetenschappelijke risico’s kunnen economisch worden als een goede werking niet is gegarandeerd, zelfs niet na miljardeninvesteringen. Terwijl het bouwen van de telescoop op één locatie minder zou kosten dan het opsplitsen in twee delen, zou het jaren en geld uitgeven om de driehoekige structuur operationeel te krijgen kostentechnisch inefficiënt zijn. “Het is geen verre mogelijkheid,” benadrukt Pallavicini. “Het gereedschap is zeer verfijnd en uiterst gevoelig voor externe factoren; we gaan er niet van uit dat het onmiddellijk functioneert,” voegt de fysicus eraan toe.
De twee locaties
Om als bouwplaats in aanmerking te komen, moet het gebied aan enkele cruciale parameters voldoen. Ten eerste moet de telescoop worden gebouwd op een locatie met weinig kans op aardbevingen. Ten tweede moet de locatie van het observatorium extreem stil zijn – wat betekent dat de bodem het geluid van menselijke activiteiten kan absorberen. Tegelijkertijd moet de grond sterk genoeg zijn om de tunnels te bouwen. Ten derde moet het observatorium worden geplaatst in een gebied waar weinig grondwater aanwezig is, omdat dit geluid kan voortbrengen en elke mogelijkheid van doorsijpeling kan worden vermeden.
In zoverre bleek de EMR-grond stabiel genoeg om de infrastructuur te herbergen. De in 2019 uitgevoerde analyse toonde aan dat de rotsachtige bodem in het relatief dunbevolkte gebied voldoende demping van de trillingen garandeert.
De ontmantelde mijn van Sos Enattos is de door Italië gekozen locatie. Een deel van de gemeente Lula – een dorp met minder dan 1400 inwoners ten noordoosten van Sardinië – de voormalige mijnbouwlocatie is al gebruikt voor eerdere experimenten, die het potentieel van het gebied voor het luisteren naar zwaartekrachtgolven hebben aangetoond. Bovendien is het blok Corsica-Sardinië een van de meest stabiele gebieden in het Middellandse Zeebekken, met een laag seismisch risico.
Gezamenlijke inspanning voor de Einstein-telescoop
“We weten dat als de uiteindelijke keuze louter op wetenschappelijke gronden zou vallen, Sardinië een betere locatie zou zijn om de telescoop te bouwen,” zegt Pallavicini. “Bij een dergelijk complex project moet echter niet alleen rekening worden gehouden met wetenschappelijke elementen. We werken samen met de andere onderzoeksinstituten, maar we zijn vrij zeker van de kwaliteiten van de locatie Sos Enattos,” voegt de wetenschapper eraan toe.
“Onze basis voor ET blijft de enkele locatie en een driehoekige vorm,” zegt Andreas Freise, lid van Nikhef en projectdirecteur van het ET-initiatief. “Tijdens de huidige voorbereidende fase werken we aan technische documenten om het wetenschappelijk potentieel, de risico’s en de kosten van ET en de uitvoering ervan op de voorgestelde locaties te beschrijven. Als onderdeel van deze inspanning zullen we dit ook vergelijken met de alternatieve optie van ET als 2 L-vormige detectoren.”
Alle betrokken onderzoekscentra werken samen om de beste oplossing te vinden: de driehoek of de dubbele L. Ondertussen kunnen er nog meer biedingen komen. Voorlopig gaat het erom de best mogelijke oplossing te vinden om Einsteins zwaartekrachttheorie te bewijzen – of niet.
Op de hoofdfoto: een voorstelling van de Einstein-telescoop
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
