Je leest:

Hoe universeel zijn natuurwetten?

Hoe universeel zijn natuurwetten?

Fijnstructuurconstante lijkt niet constant

Auteur: | 10 september 2010

Het heelal volgens Einstein is mooi logisch: overal gelden dezelfde natuurwetten. Maar Australische astrofysici deden metingen waaruit blijkt dat de elektromagnetische kracht niet overal even sterk is. Maakten ze een meetfout, of had Einstein het niet goed?

Het ziet er allemaal zo overzichtelijk uit: twee voorwerpen met verschillende lading trekken elkaar altijd op dezelfde manier aan. Dan maakt het niet uit of je op de Noordpool bent of op de evenaar, op Mars of in een verre uithoek van het heelal. Maar Australische natuurkundigen twijfelen aan het universele karakter van de natuurwetten zoals die hier op aarde gelden. Volgens hen had Einstein het bij het verkeerde eind toen hij verklaarde dat die wetten overal hetzelfde zijn in de hele kosmos.

John Webb en zijn collega’s werken aan de New South Wales University in Sydney en zijn al sinds 1999 op zoek naar een manier om aan te tonen dat de elektromagnetische kracht niet overal hetzelfde is. In de vergelijkingen voor die kracht zit een constante, de fijnstructuurconstante. Webb en zijn collega’s vonden zo’n 10 jaar geleden al aanwijzingen dat die constante niet echt constant is, maar als functie van de tijd verandert. Om dat aan te tonen bestuderen ze verre, heldere sterren: quasars.

De fijnstructuurconstante

De fijnstructuurconstante alpha is een bijzondere constante, omdat hij is opgebouwd uit andere natuurconstanten. Hij bevat de elektronlading e, de lichtsnelheid c, de constante van Planck h, de elektrostatische constante ke en de diëlektrische constante epsilon0. Als de fijnstructuurconstante niet constant blijkt, betekent dat dus dat minstens één van die andere constanten ook variabel is.

Gaswolken

Als de fijnstructuurconstante vroeger een andere waarde had dan nu, is dat verschil het grootste in de oudste plaatsen van het heelal die we kunnen zien: rondom de meest verre sterren. Daarom zijn quasars geschikte studieobjecten.

Je kunt niet zomaar aan een ster zien hoe de natuurwetten zich er gedragen, maar de straling die door een quasar wordt uitgezonden komt op zijn lange weg naar de aarde door verschillende gaswolken.

Door heel precies te analyseren welke kleuren straling door die wolken geabsorbeerd worden zoeken de Australische wetenschappers naar kleine verschillen die van de afstand afhangen. Als er in een verre gaswolk iets andere kleuren geabsorbeerd worden dan in een nabije wolk van dezelfde samenstelling, betekent dat dat de elektromagnetische kracht op de ene plaats iets anders werkt dan op de andere.

De Australische wetenschappers gebruikten de Europese Very Large Telescope in Chili om hun waarnemingen mee te doen.
ESA

In hun nieuwste publicatie, die Webb en zijn collega’s naar Physical Review Letters hebben opgestuurd, laten ze zien dat zo’n verschil inderdaad te vinden is, maar dat het niet zo simpel is als ze eerder dachten. De waarde van de fijnstructuurconstante verandert namelijk niet netjes als een functie van de tijd, maar is zelfs afhankelijk van de plaats in het heelal. Concurrenten aan andere universiteiten zijn vooralsnog sceptisch over het resultaat. Een systematische meetfout is snel gemaakt, en zo’n fout kan eenvoudig tot de conclusies van de Australiërs leiden. Toch moet het onderzoek serieus genomen worden: Webb geldt als een precieze en serieuze wetenschapper.

De Australiërs hebben al aangekondigd dat ze met nog diepgaandere analyses zullen komen om voorgoed aan te tonen dat Einstein het fout had. En ze zullen ongetwijfeld niet de enigen zijn die de schijnbare variaties in de fijnstructuurconstante aan een grondig onderzoek onderwerpen.

Bron:

Evidence for spatial variation of the fine structure constant, J.K. Webb et al., aangeboden aan Physical Review Letters, 2010

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 september 2010

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.