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.)

Pionisch helium gemaakt én gemanipuleerd in lab

Het klinkt als een wat gekke hobby van natuurkundigen: neem een atoom – oftewel: een atoomkern omringd door een of meer elektronen – en vervang vervolgens één zo’n elektron door een zwaarder deeltje. Eerder lukte dat onderzoekers van het Duitse Max Planck-instituut voor Quantumoptica al met waterstof en het muon, een deeltje dat zo’n tweehonderd keer zoveel weegt als een elektron. Nu hebben wetenschappers van hetzelfde instituut het trucje herhaald met helium en een negatief geladen pion; een deeltje dat is opgebouwd uit een quark en een antiquark. Als ze het maken van dit soort exotische atomen nog beter onder de knie krijgen, kunnen ze daarmee de massa van het pion bepalen met een grotere precisie dan ooit.

Lees het hele bericht op de site van New Scientist.

Eerder schreef ik trouwens voor KIJK over het hierboven aangehaalde onderzoek waarbij een elektron door een muon werd vervangen, zowel in 2010 als in 2013. (Helaas sinds de meest recente site-restyling zonder auteursvermelding, maar écht, beide stukken zijn van mij…)

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.

Welke planeet staat het dichtst bij de aarde?

Wie ook maar een beetje weet hoe ons zonnestelsel in elkaar steekt, zal na het lezen van de vraag boven dit stukje misschien hoofdschuddend doorbladeren. De buurplaneten van de aarde zijn Mars en Venus, zo laat elk plaatje van het zonnestelsel zien, en van die twee staat Venus het dichtst bij ons. Voor dat soort open deuren heb je KIJK niet nodig. Jammer alleen dat het anders zit.

Hoe? Dat lees je op de KIJK-site.

Waarom hebben we nog geen signaal van aliens opgevangen?

“Waarschijnlijk zijn er miljoenen aardachtige planeten en stikt het van het leven in het heelal. Hoe komt het dan dat we nog geen signaal uit de ruimte hebben ontvangen?”, vraagt André Hummel zich af. “Is het dan toch zoeken naar een naald in een hooiberg?”

Het is grappig dat André de uitdrukking ‘zoeken naar een naald in een hooiberg’ gebruikt, want die staat ook centraal in het wetenschappelijke artikel dat het antwoord op zijn vraag bevat. In deze lap tekst van maar liefst twintig pagina’s schatten de astronomen Jason Wright, Shubham Kanodia en Emily Lubar hoe groot het deel van de ‘kosmische hooiberg’ is dat astronomen tot nu toe op naalden hebben doorzocht.

Lees het hele antwoord op deze lezersvraag op de KIJK-site. 

Overigens doet Yannick Fritschy voortaan de natuur- en sterrekundevragen voor KIJK. Vanwege mijn nieuwe baan bij New Scientist heb ik mijn freelancewerk tot een minimum beperkt en doe ik voorlopig alleen nog de rubriek Far Out. Maar er zullen komende tijd vast nog wel wat oude antwoorden van mijn hand op de KIJK-site verschijnen.

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.