Je leest:

De gelukkige ontdekker van donkere energie

De gelukkige ontdekker van donkere energie

Auteur: | 11 juli 2014

In 1998 geloofde hij niet wat hij zag. In 2011 ontving Brian Schmidt de Nobelprijs voor de ontdekking van het versneld uitdijende universum. Kennislink ontmoet de Amerikaan in Kopenhagen en vraagt hem naar zijn onderzoek en de recente verhitte discussie rondom inflatie.

In een bovenkamertje van het gebouw waar het EuroScience Open Forum 2014 in Kopenhagen wordt gehouden zitten drie journalisten te wachten. Het is doorgaans niet zo makkelijk om een Nobelprijswinnaar te spreken, maar Brian Schmidt, een van de winnaars van de Nobelprijs voor de Natuurkunde in 2011 schijnt onderweg te zijn.

Brian schmidt portrait 1
Brian Schmidt.
Tim Wetherell

Uiteindelijk komt Schmidt met zijn koffertje enigszins gehaast binnen. Wat meteen opvalt is het gouden speldje op zijn jasje, een aandenken aan het winnen van de meest prestigieuze prijs in de wetenschap. Voor de rest is Schmidt kalm, relaxed en lijkt op het eerste oog niet te lijden onder zijn ongetwijfeld drukke bestaan. We krijgen met z’n drieën precies 30 minuten de tijd om al onze vragen op hem af te vuren.

Schmidt ontving zijn Nobelprijs samen met Adam Riess en Saul Perlmutter voor een van de belangrijkste ontdekkingen in de kosmologie ooit: het universum dijt steeds sneller uit. Ze bestudeerden daarvoor de helderheid van supernova-explosies in het verre universum. Twee onafhankelijke teams, Schmidt en Riess aan de ene kant en Perlmutter aan de andere kant, zagen aan de hand van de helderheid van de explosies dat ze veel verder weg plaatsvonden dan ze op basis van hun roodverschuiving moesten zijn.

Meneer Schmidt, hoe voelt het om een van de grootste mysteries van de kosmologie te hebben gecreëerd?

“Erg leuk! Natuurlijk hadden we van te voren geen idee dat we dit zouden ontdekken. We geloofden het eerst niet eens. Je doet jarenlang metingen, kijkt naar de resultaten en denkt: wat hebben we fout gedaan? Dan neem je een paar maanden om uit te vogelen wat er mis is gegaan. Uiteindelijk konden we nergens een fout ontdekken, toen hebben we onze resultaten bekend gemaakt. Het universum dijt steeds sneller uit.”

Hadden jullie contact met het andere team dat tegelijkertijd dezelfde ontdekking deed?

“Nee, er was helemaal geen overleg. Perlmutter en zijn team publiceerden in juli 1997 nog een artikel waarin ze op basis van hun metingen juist stelden dat het universum steeds langzamer uitdijde, de gangbare gedachte in die tijd. Onze metingen verschilden tot wel 60 procent. Ik wist bijna zeker dat zij het goede antwoord hadden en wij een fout hadden gemaakt.”

“Maar we gingen gewoon door met ons eigen onderzoek. We waren bezig met het schrijven van het artikel toen Perlmutter met nieuwe resultaten kwam. Dat waren data die ze nog niet eerder hadden geanalyseerd, maar het mooie was dat ze veel veel beter overeen kwamen met onze gegevens.”

Korte bio

1967: Geboren in Missoula (VS) 1989: Behaalt zijn bachelor natuurkunde en astronomie aan de Universiteit van Arizona 1992: Behaalt zijn master astronomie aan de Harvard-universiteit 1993: Promoveert aan de Harvard-universiteit 1994: Emigreert naar Australië, werkt voor het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics 1995: Wordt leider van het High-Z Supernova Search Team om de vertraging van de uitdijing van het universum te bepalen 1998: Publiceert o.a. met Adam Riess dat het universum juist versnelt 2011: Wint de Nobelprijs voor de Natuurkunde voor deze ontdekking 2014: Leidt het SkyMapper-project dat vijf jaar lang de zuidelijke hemel in kaart brengt

Was er in 1998 geen enkele aanwijzing dat het universum versneld uitdijde?

“Ja, die waren er wel maar niemand nam ze eigenlijk serieus, ikzelf voorop. De beste aanwijzing kwam eigenlijk van de verdeling van materie op de allergrootste schaal. Wetenschappers hadden al met computermodellen proberen te voorspellen hoe sterrenstelsels verdeeld zouden moeten zijn in het universum. Daarin stopten ze ook al zogenoemde koude donkere materie. Ze kregen hele specifieke voorspellingen uit die modellen.”

“Toen astronoom George Efstathiou het met collega’s in 1990 probeerde te verifiëren met wat we zien, kregen ze het verkeerde antwoord. Hij schreef toen dat hij dit ‘probleem’ kon oplossen met het introduceren van een kracht die het universum laat uitdijen, een zogenoemde kosmologische constante (of donkere energie – red.). Niemand geloofde er eigenlijk in, zijzelf ook niet, maar ze hadden het precies goed.”

Hoe ver zijn we 16 jaar later met het verklaren van die versnelde uitdijing?

“Niet zo ver. Toen we het in 1998 voor het eerst zagen wisten we dat het erg moeilijk zou worden om dit te verklaren. Niemand snapte het, maar de data moesten wel correct zijn, zeker omdat een onafhankelijk team hetzelfde had gevonden. Als je het vergelijkt met donkere materie, dan zie je dat daar al best veel ideeën en theorieën over zijn. We weten niet precies wat het is, maar daar kunnen we achter komen. We kunnen op zijn minst experimenten doen. Dat is bij donkere energie nog lang niet het geval.”

Inflatie bevestigd noch ontkracht

In maart van dit jaar stond de kosmologie even op zijn kop. Het onderzoeksteam achter de op Antarctica gevestigde BICEP2-detector stelden dat ze indirect zwaartekrachtgolven van vlak na de oerknal hadden gemeten. Dat zou een direct bewijs vormen voor de inflatietheorie die stelt dat het universum vlak na de oerknal al een enorme groeispurt maakte. Veel media, waaronder Kennislink, speculeerden al over Nobelprijzen maar in de maanden daarna was er discussie. Steeds meer astronomen zetten vraagtekens bij het BICEP-onderzoek en stelden dat de resultaten ook het gevolg kunnen zijn van grote stofwolken in onze eigen Melkweg. Inmiddels is duidelijk dat de signalen niet van inflatie, maar van kosmische stofwolken afkomstig zijn.

Cmb timeline75
De evolutie van ons heelal. In de vroege inflatieperiode dijde het heelal met een enorme snelheid uit (links), om daarna te stabiliseren. De uitdijing kwam daarna weer langzaam op gang en blijkt nu steeds sneller te gaan.

Het rommelt momenteel in de kosmologie, er is een verhitte discussie over een onderzoek dat bewijs voor inflatie zou vormen (zie kader). Was het BICEP2-team te voorbarig met publiceren?

“Het is makkelijk om kritiek te hebben op onderzoekers als resultaten achteraf minder solide lijken dan ze in eerste instantie deden. In 1998 zaten wij met ons eigen onderzoek eigenlijk in hetzelfde schuitje. Wij wilden wachten maar journalisten overtuigden ons om de resultaten een week voor de echte wetenschappelijke publicatie bekend te maken. Het verschil is wel dat wij een wetenschappelijk artikel klaar hadden liggen, in tegenstelling tot de mensen van BICEP2. Ik denk persoonlijk dat ze daar op hadden moeten wachten.”

“Maar ze dachten waarschijnlijk echt dat ze het resultaat hadden. Wellicht waren ze iets te enthousiast. Misschien ook niet, we zullen zien. Het zou best kunnen dat de polarisatie in de achtergrondstraling die ze hebben gemeten echt afkomstig is van zwaartekrachtgolven uit de inflatieperiode van het universum. Het hangt allemaal af van hoe het stof in onze Melkweg er precies uitziet.”

20120625zwaartkrachtgolven 344
De snelle uitdijing tijdens de inflatie zou krachtige zwaartekrachtgolven hebben veroorzaakt.

“Het is een dilemma. Als wetenschapper wil je zulke opwindende resultaten liefst zo snel mogelijk bekend maken. Maar het publiek moet zich realiseren dat dit lastig kan zijn in de wetenschap. Ideeën en theorieën worden continu getest en soms ook weer verworpen.”

Hoe gaat het nu verder met het inflatierumoer?

“De Plancksatelliet gaat binnenkort naar de verdeling van het stof in de Melkweg kijken. Dat kan het resultaat van BICEP2 teniet doen, maar niet bevestigen. Verder staan er op Antarctica andere telescopen die het komende jaar met betere resultaten gaan komen. Daarmee moet de discussie beslecht kunnen worden.”

“Ik hoop echt dat de resultaten van BICEP2 kloppen. Het zou geweldig zijn als we de zwaartekrachtgolven uit het jonge universum zo gemakkelijk kunnen meten. Ik ben alleen bang dat dit niet gaat lukken en dat het effect zo klein is dat het bijna onmogelijk is om het te meten.”

Bicep
De BICEP2-detector.
BICEP2/Dispatches from the Bottom of the World

Zou de snelle uitdijing tijdens de inflatiefase gekoppeld kunnen worden aan de huidige uitdijing van het heelal?

“Het zou kunnen, maar daar zijn vooralsnog geen aanwijzingen voor. Het zou wel makkelijk zijn, als we dat kunnen koppelen. Het lastige hieraan is dat inflatie zo veel sneller ging dan de huidige acceleratie, het is moeilijk hier een goede verklaring voor te vinden.”

Wat is de huidige staat van de kosmologie, met zoveel open vragen?

“Ik stel me het vakgebied als een vloedgolf voor. We ontdekken zo veel, het ene resultaat is nog niet binnen of het andere is er al. Het is echt een revolutie, zoals de natuurkunde meemaakte in de jaren 20 tot 50 van de vorige eeuw toen relativiteit en quantummechanica hun intreden deden. Een prachtige tijd om astronoom te zijn, zolang we in ieder geval nieuwe telescopen blijven bouwen.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 11 juli 2014

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.