Nobelprijs voor onderzoek krachten tussen quarks

De Nobelprijs voor de natuurkunde gaat dit jaar naar drie Amerikanen. David Gross (63), David Politzer (55) en Frank Wilczek (53) delen de prijs van 1,1 miljoen euro voor hun bijdrage aan de theorie van de zogeheten sterke wisselwerking tussen quarks, elementaire bouwstenen van de materie. Het gaat om hun ontdekking dat quarks niet zelfstandig kunnen bestaan en altijd in paren of drietallen voorkomen.

De sterke wisselwerking is een van de vier basiskrachten in de natuurkunde en werkt tussen quarks. Andere basiskrachten zijn de zwaartekracht, de zwakke wisselwerking en de elektromagnetische kracht. Quarks, de bouwstenen van onder andere het proton en neutron, zijn er in zes soorten. De theorie van hun wisselwerking, quantumchromodynamica (QCD) geheten, is een van de hoekstenen van het Standaardmodel dat de elementaire deeltjes beschrijft en dat is getest in deeltjesversnellers zoals die van CERN in Genève.

Gross, Politzer en Wilczek (de laatste twee waren promovendus) ontdekten in 1973 dat er met de kracht die quarks op elkaar uitoefenen iets geks aan de hand is: hoe verder de quarks van elkaar zitten, hoe sterker ze elkaar aantrekken. Omgekeerd neemt de kracht tussen quarks af naarmate ze dichter op elkaar zitten, en zeer dicht op elkaar gedragen ze zich als vrije, ongebonden deeltjes. Het effect staat bekend onder de naam `asymptotische vrijheid'.

De nu bekroonde ontdekking betekende een belangrijke stap in de richting van een overkoepelende theorie die alle basiskrachten van de natuur beschrijft. Die is er nog niet: de zwaartekracht ligt dwars en ook het onder één noemer brengen van de overige drie is nog niet rond. De hoop van fysici is gericht op de in Genève in aanbouw zijnde Large Hadron Collider, want experimenten geven de doorslag.