Vrije quarks en de desillusie van een Oostenrijks fysicus

Niemand heeft ooit een vrij quark gezien. En dat is maar goed ook, want waarneming ervan zou de gangbare theorie der quantumchromodynamica danig in de problemen brengen. Volgens Poppers falsificatie-principe, is het dus een goede zaak dat sinds een jaar bij de lineaire versneller van de universiteit van Stanford druk wordt gezocht naar zo'n eenzaam quark, een deeltje, dat als enige van de hele elementaire deeltjesfamilie een fractionele lading heeft - gelijk aan 1/3 of 2/3 van die van het elektron.

Er zullen echter niet veel fysici zijn, die een dergelijke hachelijke zoektocht zelf zouden willen ondernemen. De kans dat je iets vindt, is immers zeer gering, en als je na misschien jaren van intensief speurwerk nog steeds met lege handen staat, zal iedereen daar de schouders over ophalen. Ook zijn er weinig onderzoekers die zich een dergelijke inspanning financieel kunnen permitteren. Toch heeft Martin Perl, die vorig jaar de Nobelprijs voor zijn ontdekking van een zwaar broertje van het elektron ontving, de handschoen opgenomen. Iemand die de hoogste wetenschappelijke eer heeft behaald, heeft zich een zekere onafhankelijkheid verworven (Nature, 8 maart 1996).

Het experiment waarmee Perl en zijn collegas het quark hopen aan te tonen lijkt als twee druppels water op dat waarvoor de Amerikaanse natuurkundige Millikan reeds in 1923 een Nobelprijs kreeg. Millikan bepaalde als eerste de lading van het elektron, door de beweging van vallende oliedruppeltjes tussen elektrisch geladen platen te volgen met een microscoop. Nu was Millikan een geniaal fysicus, maar tegelijk stond hij bekend als een overheersend en drammerig persoon. Niet voor niets schreef een anonieme student ooit op de muren van het laboratorium : 'Jesus saves, but Millikan gets the credit.'

Het zal dus niet iedereen hebben verbaasd dat zijn Nobel-onderzoek tientallen jaren later nog een staartje kreeg. Na bestudering van Millikans laboratoriumjournaals bleek dat hij herhaaldelijk experimenteel waargenomen fractionele ladingen gewoonweg heeft genegeerd. Een Oostenrijkse collega, Felix Ehrenhaft, die met soortgelijke experimenten bezig was, deed dat niet, miste zo een kans op eeuwige roem, en moest gedesillusioneerd de wetenschap vaarwel zeggen.

Zal een positieve uitkomst van Perls experiment straks dan toch Ehrenhafts gelijk bewijzen? Dat is wat teveel van het goede, want Perls moderne opstelling is vele malen gevoeliger dan die van zijn voorgangers en we kunnen dus gevoeglijk uitsluiten dat deze bijna honderd jaar geleden - zonder het te kúnnen weten - al quarks hebben waargenomen. Perl is vrij laconiek over zijn geringe kansen op succes. Hij heeft plezier in het uitvoeren en voortdurend verbeteren van het experiment - misschien wel de beste basis voor succes.