Natuurconstante toch niet constant

Variatie van een natuurconstante (de snelheid van licht is er ook een) betekent in feite dat de wetmatigheden in de natuur aan verandering onderhevig zouden zijn. De onderzoekers van de VU en het ESO kwamen een afwijking op het spoor door de proton-elektronmassaverhoudingen van waterstof van nu te vergelijken met die van twaalf miljard jaar oud. Ze deden extreem nauwkeurige metingen aan spectraallijnen van waterstofmoleculen en vergeleken die met dezelfde spectraallijnen in spectra van verre quasars. Quasars zijn astronomische objecten die in een ver verleden (twaalf miljard jaar geleden) licht hebben uitgezonden. Ze staan zo ver van de Aarde, dat hun licht ons nu pas bereikt. In het ‘oude licht’ wordt een vingerafdruk van waterstofmoleculen, zoals ze toen waren, meegenomen naar de aardse telescopen, zoals bij dit onderzoek naar de ‘Very Large Telescope’ in Chili.

De laboratoriummetingen zijn verricht met een speciale, in Amsterdam ontwikkelde laser, die werkt bij precies die golflengten die door waterstofmoleculen geabsorbeerd worden. Die golflengten liggen in het extreme ultraviolet tussen 90 en 100 nanometer. Omdat de quasars zich met zeer hoge snelheid van ons af bewegen als gevolg van de uitdijing van het heelal, zijn de spectraallijnen, normaal gesproken ultraviolet, verplaatst naar het zichtbare golflengtegebied. Dat maakt het mogelijk dat het licht door kan dringen door de aardse atmosfeer, en de spectra nauwkeurig gemeten kunnen worden op telescopen.

Een waterstofmolecuul bestaat uit twee protonen en twee elektronen; het is het meest voorkomende molecuul in het heelal. Uit de vergelijking van de gegevens uit de lasermetingen en de quasar-observaties, in combinatie met berekeningen aan de structuur van het waterstofmolecuul, volgt dat de massaverhouding van het proton en het elektron mogelijk veranderd is in de tussentijd. Er is een indicatie gevonden dat deze massaverhouding kleiner is geworden met 0,002% in de afgelopen twaalf miljard jaar. Dat lijkt weinig, maar volgens de natuurkundige inzichten is het een van de weinige echte constanten, die nu dus mogelijk toch niet constant is. Waarom de massaverhouding veranderd kan zijn, kunnen de wetenschappers niet verklaren.