Je leest:

Groeten uit het Spiegelversum

Groeten uit het Spiegelversum

Auteur: | 24 december 2004

In de spiegel bestaan we omgekeerd. Maar als Alice uit de spiegel zou stappen en in onze wereld zou gaan rondlopen, zou zij dan een verschil merken? Op het eerste gezicht niet. Maar waar is de antimaterie gebleven?

Ik kijk naar mezelf, maar ik ben het niet. Als ik mijn linkerhand opsteek, groet mijn spiegelbeeld terug met rechts. Die scheve tand zit bij hem net aan de andere kant. Hij schrijft beter met links (maar wel in spiegelbeeld), en zijn hart zit rechts (voor de kijker links). Wie weet heeft hij ook een andere politieke voorkeur – ik kan niet in zijn hoofd kijken. En als dat wel kon, zou ik het taalcentrum in zijn rechterhersenhelft zien liggen. Spiegelverkeerd.

Alice stapt het Spiegelversum binnen.

Maar hoe verkeerd ís dat eigenlijk? Is er echt wat mee mis? Ik ken mijzelf goed, dus als links en rechts verwisseld zijn, valt dat meteen op. Maar als een buitenaardse bezoekster mijn spiegelbeeld zou tegenkomen, zou ze dan merken dat er iets niet in de haak is? Concluderen dat ze zich kennelijk in een kosmisch Spiegelland bevindt? Anders gezegd: als je in de geest van Lewis Carroll een spiegelbeeldig universum zou betreden, waar zou je dat dan aan merken? Is het heelal zelf ook links of rechts?

Ik denk dat het heel gezellig kan worden met Alice de alien. Dat ze nergens aan merkt dat ze met mijn spiegelbeeld op stap is. Er is geen natuurwet die zegt dat scheve tanden rechts moeten zitten en net iets te korte benen links. Mijn asymmetrie (en die van mijn spiegelbeeld!) is contingent – door het toeval ontstaan. Het had net zo goed andersom kunnen zijn.

Er zijn veel linkshandigen op de wereld. Bij sommigen zit het taalcentrum in de rechter hersenhelft. Spiegelschrift is ook al niet in strijd met de natuurwetten. Soms zit het hart rechts, of netjes in het midden. En ook al worden er waarschijnlijk geen mensen geboren met de lever links en de milt rechts – dat wil niet zeggen dat dat bij een andere biologische soort niet de standaard kan zijn, laat staan bij een buitenaardse levensvorm.

Maar wacht: diep van binnen, in de kern van elke cel die mijn lichaam rijk is, is sprake van uitgesproken links- of rechtshandigheid. De aminozuren en suikers in het menselijk lichaam zijn niet symmetrisch, en hun spiegelbeelden kom je in de biologie niet tegen. Alle aminozuren in elke levende cel zijn ‘linkshandig’; alle suikers ‘rechtshandig’. Alsof ons lichaam een winkel is waar alleen linkersokken en rechterschoenen worden verkocht.

En dat geldt niet alleen voor de mens. Chimpansees, kakkerlakken, dagpauwogen en brontosaurussen – elk levend organisme op aarde heeft ‘linkerzuren’ en ‘rechtersuikers’. Als Alice de alien een biologe is en haar huiswerk goed heeft gedaan, zou ze dus kunnen constateren dat er iets mis is met mijn spiegelbeeld – dat het geen normale aardbewoner is. Hebben we hier dan het middel in handen om ons heelal te onderscheiden van een spiegelkosmos? Om de ‘handigheid’ – de zogeheten chiraliteit – van het universum te achterhalen?

Helaas niet. In de natuur bestaan wel degelijk rechtshandige aminozuren en linkshandige suikers. Ze komen alleen niet voor in aardse organismen. Er is heel goed leven denkbaar op basis van gespiegelde organische scheikunde, maar op onze planeet is het muntje nu eenmaal gevallen zoals het gevallen is. Goeie kans dat Alice – afkomstig uit een heel ander zonnestelsel – in haar eigen cellen precies die ‘onaardse’ spiegelmoleculen aantreft, en dus helemaal niet raar opkijkt van de biochemische sokken en schoenen in de cellen van mijn spiegelbeeld.

Muntstukjes en dobbelstenen. Contingentie en toeval. Links rechts troelala – alles lijkt te kunnen in het heelal. De kosmos heeft geen voorkeur. De wolk waaruit vijf miljard jaar geleden ons zonnestelsel ontstond, werd misschien aan één kant beschenen door circulair gepolariseerd UV-licht van neutronensterren of reflectienevels. Gevolg: rechtshandige aminozuren werden sneller kapotgestraald dan linkshandige. Was de straling in de andere richting gepolariseerd, of stond de stralingsbron aan de andere kant, dan was het net andersom gegaan.

Trouwens, het zou raar zijn als een eventuele kosmische voorkeur voor links of rechts zich pas zou openbaren wanneer er leven ontstaat. Als die voorkeur er echt is, verwacht je die op de een of andere manier toch ook in de dode natuur aan te treffen? Draaien de planeten in het Spiegelversum misschien met de wijzers van de klok mee in plaats van er tegenin? Ja, maar dat doen ze bij ons ook als je van onderen tegen het zonnestelsel aankijkt. Geen reden om te concluderen dat je je aan de andere kant van de spiegel bevindt.

Zo lijkt elke asymmetrie in het heelal relatief en onbeduidend. Stroomt de lucht rond een lagedrukgebied bij ons op het noordelijk halfrond linksom, dan gebeurt dat in het Spiegelversum rechtsom. Maar de aarde draait daar natuurlijk ook de andere kant op, dus met het gedrag van de corioliskrachten is niets aan de hand. Hetzelfde geldt voor de kurkentrekkerregel die het verband aangeeft tussen de beweging van een elektrische lading en de richting van het bijbehorende magnetisch veld. Zelfs de naam van die regel kan gehandhaafd blijven, want in het Spiegelversum wordt een fles natuurlijk ook net andersom ontkurkt.

En de lege ruimte zelf? Is de structuur van de vierdimensionale ruimtetijd links- of rechtshandig? Kan er sprake zijn van een asymmetrische kromming, van linkse vacuümenergie of van gespiegelde tijd? Kosmologen en fatasievolle theoretici sluiten niet graag iets uit, maar er zijn absoluut geen aanwijzingen voor. Dus als ik morgen wakker word op de thuisplaneet van Alice, onder een onbekende sterrenhemel en temidden van buitenaardse wezens, is er geen enkele manier om erachter te komen waar ik me bevind: in een ander deel van mijn eigen vertrouwde kosmos, of in een Carrolliaans spiegelheelal.

Of toch wel? Als ik een synchrotron bouw, wat supermagneten en deeltjesdetectoren plaats en er protonen doorheen jaag met een energie van dertig miljard elektronvolt, kom ik erachter. Ik laat de protonen op elkaar knallen. Uit de botsingsenergie ontstaan nieuwe elementaire deeltjes, waaronder neutrale kaonen – quarkstelletjes met een heel korte levensduur. Ik onderzoek het verval van de langstlevende kaonen, en bingo – ik weet of Alice in Spiegelland woont of niet.

De langstlevende neutrale kaonen vallen normaalgesproken uiteen in drie pionen – andere instabiele elementaire deeltjes. Maar veertig jaar geleden ontdekten deeltjesfysici dat er héél af en toe slechts twee pionen ontstaan in plaats van drie. In het Spiegelversum zouden twee pionen de regel vormen, en drie de uitzondering. De ‘handigheid’ van de kosmos openbaart zich uitsluitend op de schaal van extreem kort levende subatomaire deeltjes die niet eens deel uitmaken van de sterren, gasnevels en planeten waaruit het heelal bestaat.

Het kaon vertegenwoordigt de handschoen van Moeder Natuur, en ze heeft er maar één. Of je hem links of rechts noemt maakt niet uit; het gaat erom dat zijn spiegelbeeld niet bestaat, behalve aan de andere kant van de spiegel. Sterker: ‘gespiegelde’ kaonen kúnnen niet eens bestaan in ons heelal. In strijd met de fundamentele natuurwetten. Want daar ligt de oorsprong van die eenzijdigheid: in de precieze aard van de elektrozwakke wisselwerking, die een tienmiljardste seconde na de geboorte van het heelal zijn wil oplegde aan de materie.

Materie? Ja, dat komt er nog eens bij. Zonder die lichte links-rechts-voorkeur van de natuurwetten zouder er direct na de oerknal evenveel gewone materiedeeltjes zijn geweest als antimateriedeeltjes. Die hadden elkaar dan in korte tijd allemaal afgeslacht in een kosmisch annihilatieproces zonder overlevenden. Een leeg heelal, slechts gevuld met straling, zou het gevolg zijn. Maar in werkelijkheid waren er voor elke één miljard materiedeeltjes ‘slechts’ 999.999.999 antideeltjes, en kent het slagveld van de oerknal dus wél een handjevol overlevenden. Uit die minieme fractie ontstonden sterrenstelsels, zonnen, planeten en mensen. Wij hebben ons bestaan te danken aan een asymmetrie van een tienmiljoenste procent.

En het Spiegelversum? Dat is ook licht asymmetrisch, maar natuurlijk net de andere kant op. De duim van de handschoen zit rechts in plaats van links; antimaterie heeft de overhand, en wat wij ‘gewone’ materie noemen moet het veld ruimen. Plotseling realiseer ik me dat ik alien Alice maar beter niet kan aanraken wanneer ik niet zeker weet of ik wakker ben geworden in een verre uithoek van het vertrouwde heelal of in een spiegelverkeerde kopie. Eén kus en de vonken zouden er letterlijk vanaf vliegen.

Links, rechts – de etiketjes doen er niet toe. Maar mijn zoektocht naar linkse of rechtse voorkeuren in het heelal is nogal met een omweg verlopen. Uiteindelijk blijkt het niet te gaan om bepaalde eigenschappen van materiële objecten zoals planeten of aminozuren, maar om het simpele gegeven dat er überhaupt materie ís. Elk afzonderlijk deeltje in het universum heeft zijn bestaan te danken aan die kosmische asymmetrie.

Ik kijk naar mezelf, en voorzichtig breng ik mijn rechterhand naar de spiegel. Mijn spiegelbeeld doet hetzelfde met zijn linkerhand. Onze vingertoppen raken elkaar. Er gebeurt niets. Geen vonken, geen lichtflitsen, geen annihilatie. Geen wonder. Mijn spiegelbeeld bestaat nu eenmaal niet uit antimaterie. Die linkshandige met zijn gespiegelde aminozuren leeft helemaal niet in een kosmisch Spiegelland, maar gewoon in ons eigen, vertrouwde heelal. Niks mis mee.

Dit artikel is ook eerder gepubliceerd in De Volkskrant

Meer weten?

Dit artikel is een publicatie van Allesoversterrenkunde.nl.
© Allesoversterrenkunde.nl, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 december 2004

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.