Een belangrijke poging om de oorsprong van de kosmos te bestuderen is geveld door aardse budgettaire en logistieke realiteiten. Op 9 juli annuleerde de Amerikaanse regering CMB-S4, een plan om het nagloeien van de oerknal, de kosmische microgolfachtergrond (CMB), te onderzoeken op bewijs dat het pasgeboren universum een exponentiële groeispurt onderging die kosmische inflatie wordt genoemd. Het project had al te kampen met infrastructuurproblemen op een van de geplande locaties, de Zuidpool, en het botste met de door het Witte Huis voorgestelde bezuinigingen op de budgetten van de sponsors, de National Science Foundation (NSF) en het Office of Science van het Department of Energy (DOE).
Projectleiders zijn teleurgesteld maar niet verrast. “We wisten niet wat ons te wachten stond, maar we wisten wel dat het niet ‘kom op, kom op, kom op’ zou worden”, zegt John Carlstrom, een kosmoloog aan de Universiteit van Chicago die CMB-S4 vanaf het begin in 2013 hielp leiden. Hij en zijn collega's hebben de afgelopen 14 maanden besteed aan het schrappen van de nieuwe instrumenten op de Zuidpool uit het plan en het halveren van de geschatte $900 miljoen kosten van het project. Deze week ontvingen ze een niet-ondertekende verklaring van drie alinea's waarin simpelweg staat: “DOE en NSF hebben besloten dat ze het CMB-S4 project niet langer kunnen steunen.”
Om de patronen te detecteren die van inflatie worden verwacht, hebben de ongeveer 400 onderzoekers van het team nieuwe arrays van ultragevoelige microgolftelescopen op de Zuidpool en in de Atacama-woestijn in Chili bedacht, plaatsen waar de stille, droge lucht ideaal is voor CMB-onderzoek. NSF's South Pole Telescope (SPT), een 10-meter schotel, bestudeert het microgolfsignaal al, dat een soort kosmisch behang vormt achter alle sterren en sterrenstelsels. Andere, kleinere telescopen hebben de CMB vanuit hetzelfde gezichtspunt bestudeerd, waaronder een telescoop die in 2014 ten onrechte beweerde het gewaardeerde signaal te hebben waargenomen waarnaar CMB-S4 op zoek was. De Atacama heeft ook onderdak geboden aan meerdere CMB-telescopen, waaronder het particulier gefinancierde Simons Observatory, dat bestaat uit drie 0,5-meter telescopen en een 6-meter telescoop.
CMB-S4 wilde ze allemaal overtreffen. Op de Zuidpool hadden de onderzoekers een nieuwe 5-meter telescoop en 18 telescopen met spiegels van 0,55 meter in diameter voor ogen. In de Atacama planden ze twee 6-meter telescopen. Alles bij elkaar zouden de brandpunten van al deze telescopen 550.000 microgolfdetectoren bevatten, 10 keer zoveel als alle andere arrays. Het primaire doel van CMB-S4 was het detecteren van extreem zwakke pinwheel-achtige wervelingen in de polarisatie van de CMB. Deze wervelingen zouden sporen zijn van zwaartekrachtgolven die zijn opgewekt tijdens de inflatie, toen het pasgeboren heelal in de kleinste fractie van een nanoseconde ongeveer 100 keer verdubbelde en verdubbelde in omvang.
In november 2021 stond CMB-S4 op de tweede plaats van grondfaciliteiten in de laatste enquête van Amerikaanse astronomen, de lijst met prioriteiten van de gemeenschap voor projecten die voor het volgende decennium worden voorgesteld. In december 2023 rangschikte het Particle Physics Project Prioritization Panel het als de hoogste prioriteit voor nieuwe faciliteiten. “Ik denk niet dat NSF en DOE dingen met zo'n hoge prioriteit niet hebben gebouwd,” zegt Eric Isaacs, voorzitter van de Research Corporation for Science Advancement. In juni 2023 waarschuwde NSF natuurkundigen echter dat de verouderende infrastructuur op het Amundsen-Scott Zuidpoolstation van het bureau de extra eisen van nieuwe projecten daar niet kon dragen. In mei 2024 weigerde NSF om CMB-S4 van de ontwikkelingsfase naar de ontwerpfase te brengen en vertelde het de onderzoekers dat ze geen nieuwe instrumenten op de Zuidpool konden plaatsen.
Dus kwam het team met een plan dat alleen op Chili betrekking had, zegt Carlstrom. Ze herzagen het om er gegevens van de bestaande SPT en de kleinere BICEP Array, een batterij van vier 0,55-meter microgolftelescopen op de Zuidpool, in op te nemen. Ze temperden ook hun ambities om de mogelijkheden van het Simons Observatorium niet te reproduceren, maar om ermee samen te werken, zegt Carlstrom. Maar DOE vertelde de CMB-S4 onderzoekers dat het bureau geen grote nieuwe projecten kon starten, zegt Carlstrom. Zelfs voor de voorgestelde bezuinigingen had het DOE Office of Science al moeite om meerdere grote projecten te betalen, waaronder een nieuw neutrino-experiment dat 3,2 miljard dollar gaat kosten - twee keer zoveel als oorspronkelijk geschat.
CMB-S4 werd ook ondermijnd door het feit dat het project zo langzaam vorderde, merkt Carlstrom op. Als het snel was gerealiseerd, zou het veel gevoeliger zijn geweest dan welk ander instrument dan ook. Maar met de geplande upgrades zouden het Simons Observatorium en de bestaande zuidpoolinstrumenten in staat kunnen zijn om binnen een factor twee van het gevoeligheidsdoel van CMB-S4 te komen, zegt hij, zij het pas over tien jaar. Op dat moment zou CMB-S4 niet veel sneller zijn geweest. “Het werd duidelijk dat de doelen van het CMB-S4 project moeilijk op een tijdige, kostenefficiënte manier te bereiken zouden zijn”, zegt Regina Ramieka, DOE's associate director voor hoge-energiefysica. “Dit was geen puur monetaire beslissing.”
In de verklaring van DOE en NSF staat dat de instanties CMB studies als een “prioriteit” beschouwen en “zullen blijven samenwerken met de CMB wetenschappelijke gemeenschap om potentiële wetenschap te onderzoeken die kan worden bereikt met beperkte upgrades van bestaande experimenten.” Suzanne Staggs, kosmoloog aan Princeton University en mededirecteur van Simons Observatory, put enige troost uit de positieve commentaren. “Het zou erger zijn geweest als ze dat niet hadden gezegd,” zegt ze. Gezien de bezuinigingswoede in Washington D.C. is het verlies van CMB-S4 waarschijnlijk nog maar het begin van de hoofdpijn voor wetenschappers die worden gefinancierd door het DOE Office of Science, merkt Bill Madia op, voormalig directeur van twee nationale DOE-labs. “Dit is misschien een van de eerste [grote projecten] die geannuleerd worden, maar ik denk niet dat het de laatste zal zijn.”
Bron: Science.org
