Natuurconstante is misschien helemaal niet zo constant

De massaverhouding van het proton en het elektron, een van de fundamentele natuurconstanten, is in de loop van de geschiedenis van ons heelal wellicht toch van waarde veranderd. Fysici van de Vrije Universiteit in Amsterdam en astronomen uit Parijs en Moskou komen tot deze - voorzichtig geformuleerde - conclusie na een nauwkeurige vergelijking van de huidige spectra van waterstofmoleculen en die van twaalf miljard jaar oud (Physical Review Letters, 21 april).

Een kleurstof-ringlaser in het lasercentrum van de Vrije Universiteit is deel van de opstelling om de spectraallijnen van waterstof te meten. Foto vu VU

Nu is het proton 1.836,1526726 keer zo zwaar als het elektron. Waarom de verhouding net die waarde heeft, is onduidelijk en over de vraag of hij werkelijk constant is, laat de theorie zich niet uit. Wel bepaalt de waarde van de 'constante' de ligging van spectraallijnen, dus valt uit de golflengtes waarbij waterstofmoleculen nu en in het verre verleden licht uitzenden (of absorberen) af te leiden of de constante constant is gebleven of niet.

De metingen van de huidige spectraallijnen van moleculair waterstof zijn uitgevoerd in het lasercentrum van de Vrije Universiteit, onder leiding van hoogleraar-directeur Wim Ubachs. Dat centrum beschikt over een speciale laser voor het (technisch lastig te beheersen) golflengtegebied tussen 90 en 100 nanometer, het extreme violet waarin de spectraallijnen van moleculair waterstof liggen.

De spectraallijnen uit het verre verleden werden geleverd door moleculair waterstof uit de directe omgeving van twee quasars, heldere hemelobjecten op een afstand van 12 miljard lichtjaar. De spectraallijnen in het moleculaire waterstof uit de directe omgeving van deze quasars, waargenomen met de Very Large Telescope van de European Southern Observatory op Cerro Paranal (Chili).

Vergelijking van de laboratoriumuitkomsten met die uit de astronomische waarnemingen bracht aan het licht dat de massaverhouding tussen proton en elektron de afgelopen twaalf miljard jaar met 0,002 procent is afgenomen. Het betekent dat de constante in het tweede cijfer achter de komma verandert. De onderzoekers spreken voorzichtigheidshalve van een 'indicatie voor een variatie in één van de natuurconstanten'.

Of de Amsterdams-Chileense variatie stand houdt zal moeten blijken uit metingen aan extra quasars buiten de twee die nu benut zijn. Dirk van Delft

    • Dirk van Delft