De grenzen van de wetenschap verkennen
Morgane Zeoli is promovendus aan de Universiteit van Luik (ULiège). Ze richt zich op cryogene sensoren die nuttig zijn om de geluidsbronnen die de detectoren van de Einstein Telescope verstoren, te verminderen. Denk aan de thermische ruis van de spiegelcoating en de ophangingen. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, zullen de spiegels van de Einstein Telescope worden opgehangen aan super-isolatoren en worden onderworpen aan cryogene temperaturen (beneden de -130°C).
Zeoli’s proefschrift gaat over het ontwikkelen van efficiënte koude-instrumentatie. In een recent onderzoek plaatste ze verschillende belangrijke elementen van een interferometer in een cryostaat (een mechanische koeler) om het functioneren van deze optische elementen bij cryogene temperaturen te testen of, indien dat niet werkt, een oplossing te vinden. Bij cryogene temperaturen veranderen de eigenschappen van sommige materialen, zoals halfgeleiders, op onverwachte manieren. Dit fascinerende onderzoek voor de Einstein Telescope kan ook implicaties hebben in andere technologische domeinen.
Wat inspireert jou?
“Als jonge onderzoeker spoorde mijn fascinatie voor de ruimte en technologische uitdagingen me altijd aan om de grenzen van de wetenschap te verkennen. Zwaartekrachtsgolfdetectoren passen perfect bij deze uitdaging. Het detecteren van deze golven vanaf de aarde vereist instrumenten die de huidige capaciteiten overstijgen, wat een speelveld creëert voor technologische innovatie. Deze technische uitdagingen motiveren me en geven me het gevoel bij te dragen aan iets groots.”
Hoe raakte je betrokken bij het Einstein Telescope-project?
“Mijn onderzoeksreis kreeg echt vorm tijdens mijn eindwerk aan het Precision Mechatronics Laboratory van de ULiège, onder leiding van professor Christophe Collette. Werken aan de ophanging van een traagheidssensor fascineerde me. Deze ervaring was de springplank naar een doctoraatsaanbieding over cryogene traagheidssensoren. Dit vakgebied, dat ik bijna per toeval ontdekte, leek me een logische en verrijkende volgende stap.”
En na het proefschrift, wat gebeurt er dan?
“Als de Einstein Telescope in de Euregio Maas-Rijn wordt gebouwd, zie ik mezelf na het proefschrift in dit vakgebied doorgaan, misschien in een postdoc. Deelnemen aan een project van deze omvang is een ongelooflijke kans, en ik zou graag de evolutie ervan volgen tot het eind. De toekomst van zwaartekrachtsgolfdetectoren is veelbelovend, met nieuwe soorten detectoren in ontwikkeling. Elk nieuw instrument biedt een andere manier om het universum te verkennen. Bijdragen aan deze vooruitgang geeft mij enorm veel voldoening.”
Wat zijn de grootste technische uitdagingen?
“Mijn werk bestaat uit het ontwikkelen van cryogene traagheidssensoren die in staat zijn om uiterst kleine verplaatsingen te meten bij temperaturen van slechts 20K (-253°C). De uitdagingen zijn talrijk: materialen krimpen en verliezen hun elasticiteit, elektronica functioneert slecht en de precieze uitlijning van optische componenten is cruciaal. Sommige fotodiodes, essentieel voor het meten van het lasersignaal, worden bijvoorbeeld ineffectief bij lage temperaturen, waardoor de sensor blind wordt. We moesten de samenstelling van de halfgeleiders aanpassen om de gevoeligheid bij 20K te behouden.”
Wat is de impact van dit onderzoek?
“Mijn onderzoek kan de gevoeligheid van toekomstige detectoren zoals de Einstein Telescope verbeteren door de thermische en seismische ruis te verminderen die de metingen bij lage frequenties beperken. De cryogene sensoren die ik ontwikkel, maken het mogelijk om de efficiëntie van isolatiesystemen te controleren en ongewenste trillingen te verminderen. Deze vooruitgangen zouden ook kunnen worden toegepast in andere domeinen, zoals cryogene quantumcomputers, bijvoorbeeld. Het is zo spannend!”
