Is de Limburgse bodem geschikt voor supergevoelige Einstein-telescoop?

• Francien Yntema

  redacteur Binnenland

Het moet een wetenschappelijk instrument worden van hetzelfde kaliber als de deeltjesversneller in CERN: de 'Einstein Telescope'. Met een kilometerslang ondergronds buizenstelsel in de vorm van een driehoek willen Europese wetenschappers zogeheten zwaartekrachtgolven opvangen. Onlangs startte bodemonderzoek dat moet uitwijzen of het grensgebied van Nederland, België en Duitsland echt geschikt is voor het observatorium.

Zwaartekrachtgolven werden in 2016 wereldnieuws. Honderd jaar nadat Einstein het bestaan van die subtiele golven had voorspeld, hadden wetenschappers ze eindelijk waargenomen. Ergens in het heelal waren twee zwarte gaten op elkaar gebotst en daarbij kwam zó veel energie vrij dat ze 'rimpelingen in de ruimtetijd' veroorzaakten; de ruimte werd een piepklein beetje uitgerekt en samengeperst. En met een extreem gevoelig instrument was dat op aarde gemeten.

Nieuw zintuig

Met die zwaartekrachtgolven hebben wetenschappers als het ware een nieuw zintuig om het heelal waar te nemen. "Het is alsof je in het Concertgebouw zit en opeens niet alleen ziet wat er op het podium gebeurt, maar het ook hoort", zei onderzoeker Jo van den Brand in 2016.

Bekijk hier de uitleg van NOS op 3 over het nieuws uit 2016:

Sinds 2016 zijn er vele tientallen zwaartekrachtgolven gemeten, maar wetenschappers willen meer. "We hebben nu een tipje van de sluier opgelicht, maar we willen het hele universum in kaart brengen", zegt wetenschappelijk directeur van het projectbureau Einstein Telescope Stan Bentvelsen. "Hoeveel zwarte gaten en sterren botsen er op elkaar? En zijn er bijvoorbeeld andere fenomenen die zwaartekrachtgolven uitzenden, zoals wormholes?"

Ook willen wetenschappers de algemene relativiteitstheorie van Einstein op de pijnbank leggen. "Die theorie beschrijft heel nauwkeurig hoe zwaartekrachtgolven eruit moeten zien. We willen die theorie vaker testen bij extreme gebeurtenissen zoals het botsen van zwarte gaten. Houdt hij dan steeds stand?"

Tientallen golven per dag

Om meer zwaartekrachtgolven te kunnen meten, wil een aantal Europese landen een nieuwe detector bouwen: de Einstein Telescope. Hij moet duizend keer zoveel golven opvangen als de detectoren die voor het wereldnieuws zorgden, zegt Bentvelsen. "We rekenen op tientallen nieuwe waarnemingen per dag."

Waar het instrument moet komen is nog onbeslist. Nederlandse wetenschappers willen graag dat hij in de grensregio van Nederland, België en Duitsland komt en de overheid schaarde zich achter dat plan. Het nationaal groeifonds stelde 42 miljoen euro beschikbaar en heeft 870 miljoen voor de bouw gereserveerd als hij daar komt.

Naar schatting zal het instrument zo'n 2 miljard euro kosten, maar het groeifonds verwacht dat het project een boost zal geven aan de werkgelegenheid in de regio en dat de technologie breder toepasbaar is.

Driehoek onder de grond

"Om verstoringen te minimaliseren willen we de Einstein Telescope 200 à 250 meter onder de grond bouwen", zegt Bentvelsen. "Het wordt een buizenstelsel van 10 bij 10 bij 10 kilometer, in de vorm van een driehoek. Het mooie van het gebied waar we nu naar kijken is dat de bovenste bodemlaag relatief zacht is en trillingen dempt. In de harde rotslagen daaronder kunnen we tunnels boren en het instrument bouwen."

De komende twee jaar onderzoeken aardwetenschapers of dat haalbaar is. "We willen weten of de bovenlaag genoeg trillingen absorbeert en het harde gesteente stabiel genoeg is om tunnels te boren", zegt geofysicus Wim Walk. Een team van geologen zal onder meer op zeker tien locaties gaten van zo'n 250 à 300 meter diep boren om te zien welk gesteente er in de bodem zit.

Zwaartekrachtgolven zijn zeer subtiel; Einstein dacht dat niemand ze ooit zou waarnemen. Daarom komen er op de bodem van de boorputten apparaatjes die meten of het daar rustig genoeg is. En in het beoogde gebied heeft de provincie Limburg plannen voor windmolenparken in de koelkast gezet omdat die ruis veroorzaken.

Geofysicus Walk verwacht geen problemen door aardbevingen die in de regio voorkomen. "De telescoop wordt erop gebouwd dat hij daar geen last van heeft en niet kapot gaat. Als er incidenteel een iets grotere aardbeving plaatsvindt, dan gebruiken de onderzoekers de waarnemingen van dat moment niet."

Hoge eisen

Hoewel het nog niet zeker is dat de detector in het gebied komt, werken bedrijven al aan de benodigde technologie. Jorg van der Meij van de regionale ontwikkelingsmaatschappij Limburg (LIOF) scout sinds 2021 bedrijven die onderdelen kunnen ontwikkelen.

Ondertussen is bij de Universiteit Maastricht een laboratorium verrezen: de Einstein Telescope Pathfinder. "Voordat je technologie in de Einstein Telescope kunt gebruiken, wil je zeker weten dat alles goed werkt", zegt wetenschappelijk directeur Bentvelsen. "In dit laboratorium kunnen we onderdelen goed testen."

Voordat de eerste zwaartekrachtgolven met het nieuwe instrument worden waargenomen is het zeker 2035. Waarschijnlijk beslissen ministeries van de landen die bij het Einstein Telescope project zijn aangesloten rond 2026 waar hij komt. Andere mogelijke locaties zijn Sardinië en wellicht ook Saksen.