CERN-onderzoek zet natuurkunde op z’n kop (misschien)

December 1938: Albert Einstein doceert bij de American Association for the Advancement of Science in Pittsburgh. Foto AP

Wetenschappers van het Europese onderzoeksinstituut CERN hebben mogelijk een aardverschuiving in de natuurkunde bewerkstelligd. Een van de steunpilaren van de wetenschap - het idee dat niets zich sneller kan voortbewegen dan het licht - staat na een experiment in Zwitserland plotseling op lemen voeten.

‘Sneller dan het licht’

“Het gevoel dat de meeste mensen hebben is dat dit niet kan kloppen, dat dit niet waar kan zijn”, zei CERN-woordvoerder James Gillies gisteravond. Collega’s in Japan en de Verenigde Staten is gevraagd hun metingen onafhankelijk te verifiëren, of theorieën aan te dragen die de gemeten snelheden kunnen verklaren. Tot die tijd durft CERN het niet aan te spreken van een ontdekking.

De snelheden bij het CERN-onderzoek werden waargenomen in een neutrinobundel die vanuit een deeltjesversneller in Genève op een laboratorium in Italië, 730 kilometer verderop, werd afgevuurd. De neutrino’s zouden die afstand 60 nanoseconden sneller hebben afgelegd dan de verwachte 2,5 milliseconde. Volgens de relativiteitstheorie van Albert Einstein kan niets zich sneller voortbewegen dan het licht.

Wetenschapredacteur Margriet van der Heijden vergelijkt de uitkomst van het CERN-onderzoek vanmiddag in NRC Handelsblad met een voetbalsituatie: als een voetbal zo snel zou gaan, dan zouden we eerst het doelpunt zien en daarna de trap tegen de bal. Maar wat is er nu precies gedaan?

“Stap één: eerst op CERN neutrino’s maken. Neutrino’s zijn nagenoeg massaloze deeltjes die in extreem groten getale in de kosmos voorkomen, maar die vrijwel onzichtbaar blijven doordat ze dwars door de aarde, sterren enzovoorts vliegen. Stap twee: die deeltjes naar Gran Sasso in Italië sturen, 730 kilometer en 2,5 milliseconden (tenminste, met de lichtsnelheid) verderop. Stap drie: er daar een paar vangen in een meetapparaat dat onder meer bestaat uit 1.800 ton lood. (…) Zo’n spectaculair effect vereist stevig bewijs. Andere experimenten, in Japan en de VS, geven over een paar maanden misschien uitsluitsel.”

Fundamentele heroverweging natuurwetten

De onderzoekers stelden de foutenmarge op tien nanoseconden, waardoor de afwijking op zijn minst opmerkelijk is. Vanwege de omvang van de eventuele ontdekking zijn ze maandenlang bezig geweest met het controleren en hercontroleren van de resultaten om er zeker van te zijn dat er geen fouten zijn gemaakt.

In 2007 werden daar ook snelheden hoger dan de lichtsnelheid gemeten, maar die vielen binnen de foutmarge, waardoor het wetenschappelijke belang werd ondermijnd. Als de resultaten van het CERN-onderzoek worden bevestigd, betekent dat een fundamentele heroverweging van de natuurwetten, te beginnen met Einsteins speciale relativiteitstheorie uit 1905: zijn beroemde E=mc² vergelijking.