Anna Puecher, promovenda aan het Nikhef, verdedigt haar proefschrift woensdag 7 februari 2024 om 16.15 aan de Universiteit van Utrecht.
“Fundamentele fysica met zwaartekrachtsgolven – Het testen van de algemene relativiteitstheorie en het bestuderen van neutronensterren met huidige en toekomstige detectoren”
Zwaartekrachtgolven werden al voorspeld in Einsteins algemene relativiteitstheorie, maar het heeft daarna honderd jaar geduurd voordat ze daadwerkelijk werden gedetecteerd. Niettemin werd het wachten beloond, omdat het meten van zwaartekrachtgolven niet alleen een sterke bevestiging bood van de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie, maar óók een nieuwe manier om fundamentele interacties te bestuderen. De informatie die uit zwaartekrachtgolfsignalen wordt gehaald, stelt ons in staat om de theorie van de algemene relativiteit in het sterke veldregime te onderzoeken, evenals om de vergelijking van toestand te bestuderen die het extreem dichte materiaal binnen neutronensterren beschrijft.
In dit proefschrift hebben we beide aspecten onderzocht. In het bijzonder hebben we een methode ontwikkeld om de algemene relativiteit te onderzoeken door te kijken naar de amplitude van subdominante modes. Daarnaast hebben we een model geconstrueerd dat het zwaartekrachtgolfsignaal beschrijft dat wordt uitgezonden tijdens de volledige samensmelting van een binair neutronensterrensysteem, inclusief de post-samensmelting, en hebben we dit model gebruikt in analyses voor het schatten van parameters.
Ook hebben we aandacht besteed aan detectoren van de volgende generatie, die naar verwachting gevoeliger zijn en een grotere detectiebandbreedte zullen hebben dan huidige detectoren, zowel bij lagere als hogere frequenties. We hebben bestudeerd hoe dit onze post-samensmeltingsanalyse zal verbeteren, maar ook de metingen van de parameters van het systeem vanuit alleen het inspirerende deel van het signaal. In het bijzonder hebben we onderzocht hoe de verschillende ontwerpen die zijn voorgesteld voor de Einstein Telescope dergelijke metingen zullen beïnvloeden.
De hoge gevoeligheid van toekomstige detectoren brengt echter ook nadelen met zich mee: de berekeningskosten van de analyses zullen toenemen, dus het is noodzakelijk om alternatieve technieken te vinden om de analyses uitvoerbaar te maken. Bovendien zal de hoge precisie waarmee we in staat zullen zijn om de parameters van de bronnen te meten, het effect van systematische fouten versterken, veroorzaakt door bijvoorbeeld de golfvormmodellen die worden gebruikt om de gegevens te analyseren. Daarom hebben we enkele van de zwaartekrachtgolfgebeurtenissen in de laatste catalogus geanalyseerd met verschillende golfvormmodellen, om mogelijke voorkeuren tussen de modellen te identificeren en mogelijke systematische fouten te benadrukken.
“Fundamental physics with gravitational waves – Testing general relativity and studying neutron stars with current and future detectors” (pdf)
De promotie vindt plaats in het Academiegebouw, Domplein 29, 3512 JE Utrecht.
Meer informatie en livestream link op de website van de Universiteit van Utrecht.
Promotor: prof. dr. C.F.F. Van Den Broeck
Co-promotor: dr. S.E. Caudill
Contact: Anna Puecher