Sinds Fritz Zwicky in 1933 berekende dat het heelal vol moet zitten met een mysterieus goedje dat onze telescopen niet kunnen zien zitten kosmologen met de handen in het haar. Wat zou het kunnen zijn? Piepkleine onmeetbare deeltjes? Zwarte gaten die zich goed kunnen verstoppen? Op aarde werden grote detectoren gebouwd om te speuren naar een aanwijzing over de samenstelling van donkere materie. Maar nu, bijna zeventig jaar later, begint het er steeds meer op te lijken dat er helemaal geen donkere materie ís – de berekeningen zijn simpelweg fout. Niet dat Zwicky niet kon rekenen, maar de wetten van Newton die hij gebruikte zijn misschien niet helemaal juist gedefinieerd.
De eerste die tegen Newton’s heilige huisje durfde te schoppen was Mordehai Milgrom van de Princeton-universiteit. Hij bedacht in 1981 de modified Newtonian dynamics (MOND), een hypothese die de tweede wet van Newton aanscherpt. Deze wet geeft de relatie tussen kracht, massa en versnelling. Op aarde werkt hij perfect, maar Milgrom voorspelde dat de wet bij extreem kleine versnellingen er een beetje naast kan zitten. Zijn theorie wekte belangstelling, maar omdat de omstandigheden waarin de theorie te testen zou zijn heel extreem zijn kon hij tot nu toe bewezen noch ontkracht worden.
Twee plaatsen, twee keer per jaar
Het grootste obstakel voor een test van MOND is de beweging van de aarde, die grillig en onregelmatig is. Die beweging is in vergelijking met de piepkleine versnellingen die in het experiment gemeten moeten worden heel erg groot. Het is zaak om de invloeden van de rotaties van de aarde uit te bannen – zowel die van de aarde om zijn als als die om de zon, en ook die van de zon rond het centrum van de Melkweg. Alex Ignatiev berekende in 2007 al dat er twee keer per jaar twee specifieke punten zijn waar die rotaties een milliseconde lang geen invloed hebben. Maar ja, dat zijn geen ideale omstandigheden voor een experiment…
Als je de rotatie niet uit kunt schakelen kan je hem vast compenseren, moet Vitorio De Lorenci van de Braziliaanse Itajubá-universiteit gedacht hebben. Hij berekende dat een draaiende schijf met precies de juiste snelheid en oriëntatie gebruikt kan worden om een superstil punt op aarde te maken. Een experiment op de rand van zo’n schijf kan dan eindelijk uitsluitsel geven over MOND: is het de oplossing van het donkere materieprobleem of zomaar een elegante theorie?