NATUURCONSTANTE WAS BIJ BEGIN VAN HEELAL MOGELIJK KLEINER

Een nauwkeurige analyse van het licht afkomstig van quasars heeft uitgewezen dat de wetten van de natuurkunde lang geleden anders waren dan nu. Volgens John Webb van de universiteit van New South Wales in Australië en zijn collega's moet een fundamentele natuurconstante die bepaalt hoe sterk de wisselwerking is tussen subatomaire deeltjes en licht, in de eerste levensjaren van het heelal kleiner zijn geweest (Physical Review Letters, 27 aug.). Dat zou kunnen betekenen dat de lichtsnelheid niet altijd dezelfde waarde heeft gehad. Hoewel insiders manen tot enige voorzichtigheid, bevestigen de metingen eerder behaalde resultaten en wijzen onafhankelijke experimenten in dezelfde richting.

Al in de jaren dertig vermoedde de Engelse fysicus Paul Dirac dat constanten als de lichtsnelheid of de elementaire ladingseenheid wel eens niet constant zouden kunnen zijn. Ook de moderne snaartheorieën, die de zwaartekracht verenigen met de andere krachten in de natuur, laten die mogelijkheid open.

Het is echter niet eenvoudig zoiets experimenteel aan te tonen. Het zou immers zo kunnen zijn dat lichtsnelheid weliswaar kleiner wordt, maar dat we daar niets van merken, omdat onze meetapparatuur misschien ook krimpt. Daarom concentreren wetenschappers zich op de zogeheten fijnstructuurconstante (), die onder meer afhangt van de lichtsnelheid en de constante van Planck. De waarde van deze constante is namelijk onafhankelijk van het gebruikte meetsysteem. Erg veel verschillend kan vroeger overigens niet zijn geweest: een variatie van een factor tien zou namelijk betekenen dat koolstofatomen niet meer stabiel zouden kunnen zijn, waardoor de evolutie van het leven op aarde onmogelijk zou zijn geweest.

De metingen werden gedaan aan de hand van smalle donkere lijnen in het spectrum van quasars. Die ontstaan doordat het licht van die quasars wordt geabsorbeerd door gaswolken, die liggen tussen de aarde en de quasar. Door het verschil te bepalen tussen steeds twee absorptielijnen van metaalatomen als magnesium of ijzer kan de waarde worden bepaald die had op het moment dat de absorptie in de gaswolk plaatsvond. Uit de metingen volgt dat zeven miljard jaar geleden ongeveer een honderdduizendste deel kleiner was.

De grootte van deze afwijking geeft al aan welke eisen gesteld worden aan de gebruikte methode. Die is weliswaar bijzonder nauwkeurig, maar de kans op systematische fouten is niet denkbeeldig. Alle metingen werden bijvoorbeeld uitgevoerd met hetzelfde instrument van de Keck-telescoop op Hawaii. De auteurs hebben daarom niet minder dan dertien potentiële meetfouten onderzocht, maar geen enkele daarvan is groot genoeg om het gemeten effect te verklaren. Een onafhankelijk experiment met een soortgelijk instrument van het European Southern Observatory in Chili staat echter op het programma. Dan pas zal duidelijk worden of onze denkbeelden over de evolutie van het heelal op de helling moeten.