Alcohol is al zeven miljard jaar identiek

De materie in de kosmos is al zeven miljard jaar hetzelfde. Liever: de massaverhouding van de belangrijkste bouwsteentjes ervan, de protonen en de elektronen, is al die tijd gelijk gebleven.

Dat schrijft een team onder leiding van Wim Ubachs, hoogleraar atoom- en laserfysica aan de Vrije Universiteit Amsterdam, deze week in Science Express, de versnelde editie van Science. De groep baseert zich op metingen aan een wolk alcohol die zeven miljard lichtjaar van de aarde bij een ver sterrenstelsel hangt.

Het lijkt vanzelfsprekend dat de materie in de kosmos onveranderlijk is. Maar kosmologen en fysici vragen het zich wel degelijk af. Ze trekken het zelfs breder: waarom hebben de constanten uit de natuurwetten die het heelal beschrijven, precies de waarde die ze hebben? Hoe kan het dat ze zo fijnzinnig zijn afgestemd?

Zouden de waardes van die natuurconstantes ook maar een fractie anders zijn, dan had ons complexe heelal namelijk helemaal niet bestaan. Dan was het snel na zijn ontstaan in elkaar geklapt, het was zo snel uitgedijd dat zich geen sterrenstelsels hadden kunnen vormen, of er waren nooit zware elementen als zuurstof of koolstof in gesmeed – laat staan planeten.

Is dat een gelukkig toeval? Zijn er talloze universa en leven wij in het ene dat ons bestaan mogelijk maakt? Of is er een ‘evolutionair proces’ geweest waarin verschillende stukken ruimtetijd zich uiteenlopend ontwikkelden tot ergens in die lappendeken ‘ons’ heelal opdook?

Die vragen beantwoorden Ubach en zijn collega’s niet. Maar hun ultraprecieze alcoholtest laat wél zien dat het voor ons zichtbare universum al zeven miljard jaar dezelfde constanten heeft.

Het team bestudeerde de verre alcoholmoleculen indirect. Dat deden ze met de Effelsbergtelescoop in de Duitse Eifel, de grootste verdraaibare radiotelescoop op aarde (met een schotel van 100 meter diameter). Met die schotel vingen ze licht dat van nog verder uit de kosmos kwam: uit quasar PKS1830, op tien miljard lichtjaar van de aarde.

Beter: ze bekeken welk deel van het licht uit die quasar de aarde juist niet bereikte, omdat het onderweg in de alcoholmoleculen werd geabsorbeerd. De frequentie van dat geabsorbeerde licht hangt samen met de massaverhouding tussen proton en elektron. In alcohol luistert die samenhang zelfs heel nauw en dat maakte alcohol ideaal voor de precisiemeting.

En ja, de alcohol in het lab op aarde en de verre alcoholgaven tot op zeven cijfers achter de komma hetzelfde resultaat. Omdat het licht vanaf de wolk zeven miljard jaar onderweg was, en het verre alcohol dus zeven miljard oud was, duidt dat op een constante natuurconstante.

Ook wel een beetje jammer, vindt Ubachs, want een verandering, hoe klein ook, had een nieuwe richting in het natuurkundig onderzoek kunnen aanwijzen.

Margriet van der Heijden