Schuiven met pi om Einstein te testen

Als wetenschappers ergens zeker van zijn, is het wel dat de waarde van het getal pi overal en altijd hetzelfde is. Deel de omtrek van een cirkel door de diameter, en je krijgt 3,14159 – gevolgd door nog een oneindig lange rij cijfers achter de komma, waarvan er inmiddels enkele biljoenen zijn uitgerekend. Met dat in het achterhoofd klinkt het plan van natuurkundige Carl-Johan Haster in eerste instantie vrij onzinnig: laat pi variëren tussen -20 en 20, en kijk welke waarde het beste werkt.

Nu rekent Haster niet met omtrekken en diameters van cirkels, maar met zwaartekrachtsgolven. Oftewel: de trillingen in de ruimtetijd die volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie bijvoorbeeld ontstaan als twee zwarte gaten samensmelten. Zo’n trilling laat zich namelijk omschrijven door een fikse formule die onder meer pi bevat. Door te kijken of de waarde van pi waarbij de formule de trilling het best omschrijft ook overeenkomt met de wiskundige waarde van pi, check je in feite of de relativiteitstheorie wel klopt. Stel immers dat een pi van, zeg, 14,75465 veel beter werkt dan eentje van 3,14159 – dan moet er wel iets mankeren aan die theorie.

Lees de nieuwe Far Out op de site van KIJK of in het net verschenen augustusnummer van het blad. (Overigens had die bladversie als oorspronkelijke kop mijn absolute dieptepunt als koppenbedenker: ‘Einstein op de pi-jnbank.’ Gelukkig had de redactie een beter idee.)

De eerste serieuze zoektocht naar dyonen

Zelfs onder deeltjesfysici zal het woord dyon vooral associaties oproepen met de Franse stad Dijon. Toch is het wel degelijk ook de naam van een deeltje. Althans, van een hypothetisch deeltje. Oftewel: een deeltje dat volgens theoretisch natuurkundigen best zou kunnen bestaan, maar waarvan hun experimentele collega’s nog nooit een overtuigend teken hebben gezien. Nu gaat het bij het dyon om een zo obscuur deeltje dat daar ook nooit serieus naar is gezocht. Tot nu dan, want de wetenschappers achter het niet veel minder obscure experiment MoEDAL hebben er onlangs een uitgebreide speurtocht naar afgerond.

Lees deze afleveringen uit mijn reeks ‘Far out’ op de KIJK-site! Links naar eerdere afleveringen vind je hier.

De opmerking in het intro dat het dyon ‘geen theoretisch probleem op zou lossen’ is overigens niet van mij – maar ik kan me er op zich in vinden. Er bestaan wel degelijk theorieën die dyonen voorspellen, maar de case voor dit deeltje is een stuk minder overtuigend dan voor, zeg, supersymmetrische deeltjes of axionen. (En ook die deeltjes zouden heel goed níét kunnen bestaan.)

Meer weten over magnetische monopolen, waar de dyonen een variant op vormen? Lees hoofdstuk zes van mijn boek De deeltjessafari!

Is Planet Nine een zwart gat?

Alweer bijna vijftien jaar geleden werd Pluto gedegradeerd tot dwergplaneet, maar dat betekent niet dat ons zonnestelsel voor eeuwig slechts acht volwaardige planeten zal tellen. In 2016 meldden namelijk twee astronomen, Mike Brown en Konstantin Batygin, dat ze mogelijk tekenen hadden gezien van een nieuwe, negende planeet, die tot tien keer zo zwaar als de aarde zou zijn.

Maar inmiddels zijn we vier jaar verder en is niemand erin geslaagd Planet Nine daadwerkelijk met een telescoop in beeld te krijgen. Toch staat het bewijsmateriaal ervoor nog steeds overeind. Allerlei ruimterotsen in de buitenwijken van ons zonnestelsel bewegen op manieren die maar moeilijk te verklaren zijn – tenzij zich daar een zwaar object bevindt dat met zijn zwaartekracht invloed op zijn omgeving uitoefent.

Maar moet dat object dan per se een planeet zijn? Nee, zeggen de Britse natuurkundige Jakub Scholtz en zijn Amerikaanse collega James Unwin in een recent wetenschappelijk artikel. Zij stellen dat we ook met een zwart gat te maken zouden kunnen hebben.

Lees het hele artikel op de KIJK-site.

Bespioneren aliens ons vanaf nabije ruimterotsen?

“Niemand zou in de laatste jaren van de negentiende eeuw hebben geloofd dat de zaken van de mensen scherp en nauwkeurig werden geobserveerd door intellecten die groter waren dan die van de mens.” Met die woorden begint H.G. Wells zijn sciencefictionklassieker The war of the worlds. De ‘grote intellecten’ waar het in dit boek over gaat, blijken bewoners van onze buurplaneet Mars te zijn – die in de daaropvolgende hoofdstukken een poging doen de aarde te veroveren. Volgens de 78-jarige Amerikaanse natuurkundige James Benford moeten we echter ook rekening houden met de mogelijkheid dat we in de gaten worden gehouden door aliens die veel verder van ons vandaan wonen. Die zouden ons dan juist van vrij dichtbij kunnen bespieden: vanaf ruimterotsen die bij tijd en wijle niet veel verder weg staan dan de maan.

Lees de nieuwste aflevering van Far Out, mijn rubriek over speculatieve ideeën uit de natuur- en sterrenkunde, op de KIJK-site. Meer van dit soort onderzoek bespreek ik in mijn boek Verstoppertje spelen met aliens.

(Overigens – feitje dat ik nergens in het artikel kwijt kon – is James Benford de tweelingbroer van sciencefictionschrijver Gregory Benford, onder meer auteur van de klassieker TImescape.)

Relativiteitstheorie versus kameleontheorieën

Afgelopen zomer waren ze weer eens overal online te lezen: koppen als ‘Einstein had gelijk! Algemene relativiteitstheorie weet opnieuw test te doorstaan’. Deze keer was de theorie op de pijnbank gelegd door te kijken naar het superzware zwarte gat in het centrum van ons sterrenstelsel, de Melkweg. Dat bleek de beweging van een nabije ster precies te beïnvloeden volgens de regels die Einstein meer dan honderd jaar geleden bedacht om de zwaartekracht te beschrijven. Je zou dan kunnen zeggen: nou, als die relativiteitstheorie zelfs prima klopt in de extreme omstandigheden in de buurt van een zwart gat, zal hij dus wel overal in het heelal opgaan. Maar dat hoeft niet zo te zijn. Misschien laten juist gebieden met heel wéínig zwaartekracht zien dat Einsteins theorie niet het hele verhaal is. En misschien werpt dat wel nieuw licht op een van de grote open vragen uit de sterrenkunde: waarom dijt het heelal steeds sneller uit?

Lees de nieuwste aflevering in serie ‘Far Out’ op de KIJK-site of koop het oktobernummer van KIJK in de winkel of online voor 6,25 euro.

Overigens kan ik melden dat ik deze rubriek mag blijven voortzetten, ook al ben ik sinds begin van deze maand eindredacteur van de Nederlandse New Scientist. Voor de rest vrees ik dat mijn freelancewerk op een erg laag pitje komt te staan; er zitten helaas maar zoveel uren in een week, waarvan ook nog eens een flink aantal wordt opgesoupeerd door onze dochter van anderhalf. Maar goed: een van mijn leukste klussen heb ik dus kunnen behouden.

Halo-drive: ruimteschepen versnellen met zwarte gaten

De grote makke van een ruimteschip versnellen is dat je er in de regel brandstof voor nodig hebt. Die moet je dus meenemen – wat je ruimteschip zwaarder maakt. Maar als je een zwaarder ruimteschip wilt versnellen, heb je meer brandstof nodig. Die je ook weer moet meenemen, waardoor je ruimteschip nog zwaarder wordt, enzovoort. Kortom: als je een beetje groot ruimteschip een beetje snel wilt laten gaan, kom je al gauw in de problemen. Tenzij je de benodigde energie niet uit meegebrachte brandstof haalt, maar uit  iets anders. David Kipping, astronoom aan de Columbia-universiteit in New York, heeft misschien wel de meest extreme vorm daarvan bedacht: een ruimteschip dat versnelt dankzij twee om elkaar heen bewegende zwarte gaten.

Lees de nieuwste aflevering van mijn rubriek ‘Far Out’ op de KIJK-site. Die overigens gemakkelijk te vullen blijft; gekke ideeën uit de natuur- en sterrenkunde genoeg. Maar leuke suggesties zijn altijd welkom, natuurlijk.

Ontstonden tijdens de oerknal ook een anti-heelal?

Wat was er voor de oerknal? Niets, zullen de meeste kosmologen zeggen. Toen ons heelal zo’n 13,8 miljard jaar geleden werd geboren, markeerde dat het begin van de tijd. En van iets wat gebeurde voordat de tijd begon te lopen, kun je niet spreken. Net zomin als je het kunt hebben over iets wat ten noorden van de Noordpool ligt. Toch zijn er wetenschappers die wel degelijk speculeren over een heelal voor het onze. De van origine Zuid-Afrikaanse natuurkundige Neil Turok bijvoorbeeld, die onlangs met zijn collega’s Latham Boyle en Keiran Finn een nieuwe variant op dat idee publiceerde. In dit artikel stelt het drietal dat er bij de oerknal twee heelallen ontstonden. Of eigenlijk: één gewoon heelal en één terug in de tijd reizend anti-heelal.

Lees de nieuwste aflevering van mijn rubriek Far Out op de KIJK-site.

Tijdmachine werkt zonder exotische materie

We hebben allemaal weleens iets gezegd wat we achteraf veel liever voor ons hadden gehouden. Hoe geweldig zou het dan zijn als je even terug in de tijd kon gaan om jezelf net vóór het moment suprême vanachter een kamerplant toe te sissen: “Hou. Je. Mond!” Maar ja, gedane zaken nemen geen keer. We zullen moeten leren leven met alles wat we ooit hebben gezegd en gedaan. Of… is er toch nog een uitweg? Dat doet een recent artikel van drie Amerikaanse wetenschappers vermoeden, waarin ze een nieuw ontwerp voor een tijdmachine presenteren.

Lees het hele artikel op de KIJK-site.

Bestaat ‘Oumuamua uit donkere materie? Of is het een lichtzeil?

De sigaarvormige ruimterots ‘Oumuamua, die najaar 2017 door ons zonnestelsel schoot, heeft de sterrenkundige gemoederen flink bezig weten te houden. Niet zo gek ook: nooit eerder kregen we bezoek uit een ander zonnestelsel. Helaas was het object alweer weg voordat we het echt goed konden bestuderen. Dat weerhield een aantal sterrenkundigen er niet van om nogal speculatieve ideeën te publiceren over deze reiziger van verre. Twee intrigerende voorbeelden.

Lees het hele artikel op de KIJK-site!

'Oumuamua

Illustratie: M. Kornmesser/ESO

Nootjes verzamelen voor de kosmische winter

Ons heelal dijt uit. Sterker nog: het dijt steeds snéller uit, zo weten we sinds 1998: de zogenoemde donkere energie duwt de sterrenstelsels in ons heelal met een steeds groter tempo bij elkaar vandaan. Nus dat voor ons niet echt iets om van wakker te liggen – maar voor een beschaving in de verre toekomst zou het wel degelijk een probleem kunnen zijn, stelt de Amerikaanse deeltjesfysicus Dan Hooper in een nieuw artikel. Op de lange termijn zorgt dat versneld uitdijende heelal er namelijk voor dat steeds meer sterren buiten bereik komen te liggen – en daardoor niet meer te gebruiken zijn als energiebron. Misschien zou zo’n beschaving die ontwikkeling echter niet met lede ogen aanzien, maar in actie komen.

Lees de nieuwste aflevering van mijn rubriek ‘Far Out’ op de KIJK-site. 

(Onderwerp had overigens mooi gepast in mijn boek Verstoppertje spelen met aliens, maar ik vrees dat de kans op een aangevulde nieuwe editie erg klein is… Gelukkig heb ik andere plekken waar ik dit soort verhalen goed kwijt kan. Beleef zelf nog altijd erg veel lol aan het schrijven ervan.)