Akense laserbouwers jagen op onzichtbare zwaartekrachtsgolven
Onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor Lasertechnology ILT in Aken werken aan de laser in hart van de Einstein Telescope.
Laserspecialisten Patrick Baer en Melina Reiter (ILT, Aken) werken aan een mogelijke oplossing voor de lasers van de Einstein Telescope. De zwaartekrachtsgolven waar die naar gaat zoeken zijn zelf onzichtbaar, maar om ze te detecteren heb je alsnog licht nodig. Laserlicht om precies te zijn, want dat waaiert niet uiteen zoals de zaklamp in je mobieltje. Een laser blijft in een strakke bundel bijeen zonder zwakker te worden. Onderzoekers willen lasers heen en weer kaatsen in de tien kilometer lange tunnels van de Einstein Telescope, op zoek naar minieme veranderingen in de afstand tussen de detectoren op de hoekpunten.
Vanaf het begin van hun project betrekken Baer en Reiter bedrijven bij hun project en zoeken ze naar spin-offs: “Voor deze specifieke golflengte en technologie is nog niet werk gedaan. Wanneer wij onze resultaten publiceren, verwachten we dan ook veel interesse van buiten het fundamentele onderzoek”, zegt Baer.
Hoe zijn jullie begonnen met laseronderzoek?
MR: “Een paar jaar geleden heb ik bewust gesolliciteerd naar een baan als studentassistent bij het Fraunhofer-instituut; daarvoor had ik nooit een laboratorium van binnen gezien. Het leek me interessant om mijn theoretische kennis in de praktijk te brengen. Bijvoorbeeld door met computermodellen de prestaties van ons lasersysteem te voorspellen en dat in het lab te controleren met de echte componenten.”
PB: “Toen ik natuurkunde studeerde, was ik altijd geïnteresseerd in onderzoek dat direct gebruikt kan worden. De Fraunhofer-instituten hebben als missie om technologie van universiteiten en onderzoeksinstituten verder te ontwikkelen en naar de industrie te brengen, en om spin-offs aan te jagen. Dat paste perfect bij me.”
Hoe uitdagend is de laser voor de Einstein Telescope?
PB: “We hebben een laserbundel nodig die veel vermogen heeft en tegelijkertijd heel stabiel is op allerlei vlakken: intensiteit, polarisatie, richting en meer. Technologie met die specificaties bestaat wel, maar dan vooral met een golflengte van een micrometer en dat is onhandig, want die wordt niet weerkaatst door de silicium spiegels van de Einstein Telescope. We moesten daarom van de grond af aan een nieuwe laser opbouwen die rond twee micrometer werkt.”
MR: “De technologie waar we voor gekozen hebben is een fiberlaser op basis van glasvezel. Die kan uiteenlopende golflengtes van licht produceren en versterken, afhankelijk van welke materialen er als doping door de glasvezel zijn gemengd. Ons systeem gebruikt holmium. Het was soms nogal een uitdaging om daar de juiste componenten voor te vinden, maar het basissysteem werkt nu en we kijken ernaar uit om het te testen bij de ETpathfinder faciliteit in Maastricht.”
Die laser klinkt als maatwerk voor de Einstein Telescope. Verwacht je ook interesse van bedrijven in deze technologie?
MR: “Jazeker! Nu we hebben laten zien dat je hoog-vermogen lasers kunt maken op deze nieuwe golflengte, komen er al snel toepassingen in de metrologie of quantumtechnologie in beeld. Die zijn misschien geïnteresseerd in iets andere laserparameters, maar de basistechnologie is nu bewezen.”
Wat maakt de Einstein Telescope zo spannend om aan te werken?
PB: “Het is fantastisch om aan deze uitdagende technologie te werken met het perspectief dat die terecht kan komen in de Einstein Telescope. Zeker als we bedrijven zo ver kunnen krijgen dat die het systeem samen met ons verder gaan verbeteren. Mijn hart ligt bij die technologie en daar bedrijven bij betrekken. Dat is cruciaal om iedereen klaar te stomen om technologie voor de Einstein Telescope te kunnen maken, maar ook om spin-offs te stimuleren.”
MR: “Afgezien van de technische uitdaging en het idee dat we bijdragen aan zo’n internationale onderzoeksfaciliteit voor astrofysisch onderzoek? Hoe regionaal dit project is. Ik vind het een spannend idee dat we hier over een paar jaar tijd met onze familie door de heuvels zouden kunnen rijden en uitleggen dat ons handwerk daar van onder de grond naar de sterren kijkt.”
