Michelson-Interferometer

Welkom in Potsdam, de Duitse stad waar deze rondleiding opent met een klassieker uit de natuurkunde. In 1887 bedenkt Albert Abraham Michelson het Michelson-Interferometer. Het hoort thuis in de optische interferometrie, de studie van de patronen die ontstaan wanneer één lichtbundel twee wegen volgt. Deze stop geldt tegelijk als introductie tot de wetenschappelijke geschiedenis van de stad.

Kern van de opstelling is een stralingsdeler die een lichtbron in twee bundels opsplitst. De bron kan wisselen: laser of wit licht. Spiegels sturen beide bundels terug naar de deler, waar ze weer samenkomen. Het samengevoegde licht tekent een interferentiepatroon dat bij een detector of camera belandt. Dat patroon verraadt eigenschappen van het licht en van de materialen die het onderweg ontmoet. Zo meet het instrument minuscule verschillen tussen de lichtpaden. Die gevoeligheid maakt de opstelling tot een vaste waarde in het wetenschappelijke onderzoek.

Het Michelson-Morley-experiment behoort tot de beroemdste toepassingen van de techniek. Het experiment jaagt op de beweging van de aarde door de ether, toen nog de veronderstelde drager van lichtgolven. Het nulresultaat veegt de ether van de kaart en baant de weg voor Einsteins relativiteitstheorie. Ook de spectrometrie met Fouriertransformatie zet dit principe in om lichtspectra te ontleden, en de Twyman-Green-variant test er optische componenten mee. Het hoogtepunt dateert van 2015: in het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory levert het ontwerp de eerste directe waarneming van zwaartekrachtsgolven. Daarmee bevestigt de meting een kernvoorspelling van de algemene relativiteitstheorie.