Zijn met zwaartekrachtsgolven ook gravitonen bewezen?

Ben van Kampen uit Maassluis las De deeltjesdierentuin en De deeltjessafari, én mijn KIJK-artikelen over de eerste detectie van zwaartekrachtsgolven en het mogelijke nieuwe deeltje. En dat leidde tot vragen, mailt Ben:

Kort geleden was er een enorme ophef over het feit dat er een zwaartekrachtgolf was ontdekt. Nu staat in De deeltjessafari vermeld dat je een zwaartekrachtgolf kunt zien als opgebouwd uit gravitonen. Ik trek hieruit dus de conclusie dat hiermee bewezen is dat gravitonen bestaan. Dat het graviton hiermee nog niet is ontdekt, is een ander verhaal. Als het boson graviton dus bestaat, dan communiceert dit met de zwaartekracht en zal de zwaartekracht passen in de quantummechanica, net zoals de elektromagnetische kracht en de sterke en zwakke kracht.

In uw artikel ‘Project zwaartekracht’ in KIJK 4/2016 had ik verwacht dat u ook over gravitonen zou hebben en dat je daarmee de zwaartekracht als quantumzwaartekracht kunt zien. Het verbaasde mij dat hier niet over geschreven werd. In uw artikel ‘Buitengewoon bobbeltje’ in KIJK 5/2016 schreef u wel over het graviton. Dit zou mogelijk ontdekt zijn door ATLAS en CMS.

Nu snap ik het even niet meer. Terwijl het project LIGO en Virgo speciaal zijn gebouwd om de zwaartekrachtgolven en vervolgens het graviton te ontdekken, zou het nu mogelijk ontdekt zijn door ATLAS en CMS. Is mijn conclusie dat het graviton bestaat te voorbarig of is de theorie hierover aangepast?

Mijn antwoord op Bens vragen is als volgt. Met het ontdekken van zwaartekrachtsgolven is nog niet aangetoond dat gravitonen in principe bestaan. Zwaartekrachtsgolven volgen namelijk uit de algemene relativiteitstheorie van Einstein, die vooralsnog volledig losstaat van de quantummechanica. Deze ontdekking an sich bevestigt dus alleen de relativiteitstheorie.

Maar áls de zwaartekracht op een quantumwijze te beschrijven is, met gravitonen als ‘krachtuitwisseldeeltjes’, dan zou je zwaartekrachtsgolven kunnen zien als opgebouwd uit deze gravitonen. (En dan kom je uit bij het verhaal van Freeman Dyson zoals verteld in De deeltjessafari: dat het weleens onmogelijk zou kunnen blijken om losse gravitonen als bouwstenen van een zwaartekrachtsgolf te kunnen meten met een Virgo/LIGO-achtige opstelling. Die zijn dan ook niet gebouwd om gravitonen te ontdekken, maar om de golven zelf te vinden.) Maar als er geen quantumzwaartekracht is en daarmee geen gravitonen, zou je dus nog steeds zwaartekrachtsgolven moeten hebben.

Het nieuwe deeltje dat ATLAS en CMS mogelijk hebben gezien, zou een speciaal soort graviton kunnen zijn, met een flinke massa. Dat deeltje zou zich dan wel op de een of andere manier moeten gedrágen als een massaloos deeltje. De zwaartekracht verspreidt zich immers met de snelheid van het licht, voor zover we kunnen vaststellen, en dan hoort het bijbehorende deeltje, net als het foton, in principe massaloos te zijn. Een graviton met massa is dus niet heel logisch – maar er bestáán theorieën waarin ze voorkomen. En die zijn door de tekenen van dit nieuwe deeltje een stuk interessanter geworden.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *