EO

Nieuwe deeltjes ontdekken met behulp van zwarte gaten

14 februari 2019 om 10:27 uur

Twee zwarte gaten, waarvan er één een wolk van ultralichte bosonen om zich heen heeft, draaien op korte afstand om elkaar heen. De nieuwe berekeningen laten zien dat de aanwezigheid van de bosonwolk leidt tot een duidelijke vingerafdruk in het signaal van zwaartekrachtgolven dat het paar van zwarte gaten uitzendt. Afbeelding: D. Baumann.

Sommige theorieën die verder gaan dan het Standaardmodel van de elementairedeeltjesfysica voorspellen dat er nieuwe, ultralichte deeltjes bestaan met veel kleinere massa’s dan die van de lichtste bekende deeltjes in de natuur. Als deze nieuwe deeltjes maar een heel zwakke wisselwerking hebben met gewone materie, zijn ze erg moeilijk te detecteren in deeltjesversnellers en donkeremateriedetectoren. Onderzoek laat nu zien dat het bestaan van zulke deeltjes mogelijk wél meetbaar is in de signalen van zwaartekrachtgolven afkomstig van samensmeltende zwarte gaten.


De natuur bestaat uit twee soorten deeltjes: fermionen, waaruit vaste materie bestaat, bosonen, die interacties kunnen overbrengen. Rond snel draaiende zwarte gaten kunnen ultralichte bosonen grote condensaten vormen dankzij superradiance. Een zwart gat dat zo'n bosonwolk om zich heen heeft, heet ook wel een gravitationeel atoom, omdat zijn configuratie erg lijkt op de proton-elektronstructuur van een waterstofatoom - maar dan op veel grotere schaal. Zo kan de bosonwolk rond een zwart gat, net als het elektron in een waterstofatoom, in een aantal verschillende toestanden zijn, elk met een bijbehorende energie.

 

Vingerafdruk

In het geval van een waterstofatoom kunnen overgangen tussen zulke energieniveaus veroorzaakt worden door bijvoorbeeld met een laser op het atoom te schijnen. Wanneer de energie van de laser precies klopt, kan het elektron van de ene naar de andere toestand ‘springen'. Een soortgelijk effect bestaat voor het gravtationele atoom wanneer het deel uitmaakt van een tweetal zwarte gaten die om elkaar heen draaien. In dat geval speelt de zwaartekrachtinvloed van het tweede zwarte gat de rol van de ‘laser' waarmee de overgangen tussen de energietoestanden van de bosonwolk gestimuleerd worden.
Sinds enkele jaren zijn natuurkundigen in staat om zwaartekrachtgolven te meten - de kleine trillingen in het zwaartekrachtveld die ontstaan wanneer paren van zwarte gaten met groot geweld ineenstorten tot één zwart gat.

 

Daniel Baumann en Horng Sheng Chia van de UvA en Rafael Porto van Desy (Hamburg) laten nu zien dat de aanwezigheid van energieovergangen in de hypothetische bosonwolk zorgt voor een karakteristieke ‘vingerafdruk' in het signaal van zwaartekrachtgolven dat door zulke samensmeltende zwarte gaten wordt geproduceerd. Het waarnemen van die vingerafdruk zou een belangrijke test zijn voor theorieën die ultralichte bosonische deeltjes voorspellen. Hoewel de huidige metingen van zwaartekrachtgolven nog niet gevoelig genoeg zijn om dit effect waar te nemen, zal dit zeker een belangrijk doel zijn voor toekomstige experimenten.

 

Gerelateerd nieuws

België telt vier nieuwe Fabrieken van de Toekomst

België telt vier nieuwe Fabrieken van de Toekomst

Cargill (Izegem), Danone (Rotselaar), Delhez Tôlerie (Thimister-Clermont) en L’Oréal (Libramont) zijn de nieuwe Factories of the Future. In zeven jaar is de selecte kopgroep van meest toekomstgerichte…

Imec toont 's werelds eerste Sub-5mW, IEEE 802.15.4z Ultra-Wideband Transmitter Chip

Imec toont 's werelds eerste sub-5mW, IEEE 802.15.4z ultra-wideband transmitter chip

Op de International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) presenteerde imec de eerste IEEE 802.15.4z impulse-radio ultrabreedband (IR-UWB) zenderchip, waarmee een evenwicht werd gevonden tussen UWB's nauwkeurige…

Hittebeheersing in fusiereactoren

Hittebeheersing in fusiereactoren

Midden in een fusiereactor is het onwaarschijnlijk heet. Waterstof dat uit dit binnenste ontsnapt, moet op weg naar de wand worden afgekoeld, anders smelt de reactorwand. Differ-onderzoekers ontwikkelden met het EPFL…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

1 maart 2021, online

Embedded World + Congatec

Embedded World en Congatec vinden dit jaar online plaats.

4 maart 2021, online

Webinar: Versnelling van de regionale energietransitie beroepsonderwijs

De eerste in een reeks van 5 webinars over werken aan groen herstel vanuit publiek-private samenwerkingen...

4 maart 2021, online

Webinar: Selectie en installatie van Atexkabelwartels: hoe het wel en niet moet

Helaas worden er nog veel fouten gemaakt met de selectie en toepassing van Atex kabelwartels. Hierdoor...

Meer agendapunten »