Je leest:

Vondst axionen blijkt meetfout

Vondst axionen blijkt meetfout

Auteur: | 21 november 2007

Er zit tot tien keer zoveel materiaal in het heelal dan we kunnen zien. Sterrenkundigen spreken van donkere materie: onzichtbaar, ontastbaar, maar wel zwaar genoeg om sterrenstelsels bijeen te houden. Een Italiaans laserexperiment leek sporen van donkere materie-deeltjes te produceren, maar vervolgonderzoek laat de axionen in rook opgaan.

Franse natuurkundigen hebben de hoop van talloze sterrenkundigen aan duigen gegooid. In het Italiaanse PVLAS-experiment waren sporen gevonden van axionen, onzichtbare deeltjes die als spoken door normale materie bewegen. Ze zijn een prima kandidaat voor de donkere materie die volgens sterrenkundigen 90% van de massa in het heelal uitmaakt. Slechts 10% van alle zwaartekracht kan worden herleid tot het bouwmateriaal van normale sterren en planeten. Cécile Robillard van de Franse Universiteit van Toulouse controleerde de metingen van de PVLAS-groep ( Polarisatie van het Vacuüm met een LASer), maar kon bij hogere nauwkeurigheid geen spoor van de voorspelde axionen vinden. Waarschijnlijk was de eerdere vondst een meetfout. Robillard’s groep publiceerde die conclusie in de prestigieuze Physical Review Letters.

Donkere materie in actie. In dit spiraalstelsel – NGC 4414 – en vele andere sterrenstelsels draaien sterren zo snel om de kern van het stelsel dat ze eigenlijk uit de bocht moeten vliegen. Alleen extra zwaartekracht kan de sterren vasthouden, maar er zit niet genoeg zichtbare massa in de stelsels om die zwaartekracht op te wekken. Onzichtbare maar zware donkere materie van onbekende samenstelling houdt de sterrenstelsels bijeen. bron: AURA / STScI / NASA. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

PVLAS maakte haar axion-waarneming al in 2005 bekend. De onderzoekers bekeken of de polarisatie van lichtstralen draait als ze door sterke magneetvelden reizen. Lichtgolven trillen altijd in een bepaalde richting. Die polarisatierichting kan draaien door samenspel met andere materie én een magneetveld. In een vacuüm zou zelfs het PVLAS-magneetveld met 100.000 keer de sterkte van het aardmagneetveld dus niets moeten veranderen. Maar de onderzoekers zagen een minieme verschuiving. Alsof lichtgolven van onzichtbaar deeltjes kaatsten en daardoor iets anders trilden. Axionen, één van de theoretische verklaringen voor de missende massa van het heelal, zouden de juiste eigenschappen hebben om de meting te verklaren.

Door de muur

Door een stap verder te gaan hoopte Robillard’s team de vondst van axionen te bevestigen. Als licht met axionen kan botsen, kan het ook al zijn energie eraan overdragen. Lichtdeeltjes veranderen dan in axionen. In hun nieuwe experiment beschrijven de Fransen een manier om licht dwars door een muur te stralen: een magneetveld vlak voor de muur verandert een deel van het licht in de spookdeeltjes en achter de muur verandert een tweede magneetveld de axionen weer in licht. Licht dat door de muur komt moet dan wel door de donkere materie-deeltjes zijn overgedragen. Maar Robillard zag alleen de ruis van haar meetinstrumenten.

Axion-experiment van Cécile Robilliard. In de blauwe buis loopt een laserbundel door een vacuüm en door een sterk magneetveld. Een deel van het licht zou volgens voorspellingen in onzichtbare axionen veranderen, die dwars door de 15 cm. dikke aluminum muur schieten. Een magneetveld aan de andere kant van de muur moest de donkere deeltjes terugveranderen in licht, maar het experiment leverde geen overtuigend bewijs van axionen op. bron: Cécile Robilliard et al.

Terug naar af

“De PVLAS-groep heeft haar claim van 2006 ondertussen teruggetrokken en met onze nieuwe metingen erbij zijn we echt terug bij af”, concludeert de Franse onderzoekster. “Voor zover ik begrijp, is er geen reden meer om naar axionen met deze specifieke eigenschappen te zoeken.” Wel blijft het mogelijk dat er axionen met iets andere massa en gevoeligheid voor licht of normale materie bestaan. Kernreacties in de zon zouden zulke axionen aan kunnen tonen, maar een experiment dat zulke axionen ‘ziet’ is nog niet gebouwd. Voorlopig blijft donkere materie onzichtbaar.

Meer over donkere materie

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 21 november 2007
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.