In de Volkskrant van afgelopen zaterdag las ik een artikel dat me bijzonder boeide. Toen ik er over doordacht realiseerde ik me dat de impact van dat wat wetenschappers onlangs gemeten hadden wel eens een nobelprijs-winnaar zou kunnen opleveren. Het begrip van alles van de hele wereld zou er totaal anders door kunnen worden. Waar gaat het om?

De natuurkunde kent een aantal zogenaamde constanten die stuk voor stuk van groot belang zijn. Het gaat om fundamentele natuurkrachten, in totaal zijn dat er ongeveer 26. De fijnstructuurconstante is een van de allerbelangrijkste. Hij is ongelooflijk zwak, maar zorgt er wel voor dat materie niet verkruimelt en ze bepaalt ook hoe sterk de electromagnetische kracht is. Het is zelfs zo, dat als deze constante er niet zou zijn, of ook maar een tikkeltje in waarde zou afwijken, het heelal er totaal anders uit zou zien. Door de fijnstructuurconstante zo nauwkeurig mogelijk te meten kan er heel wat verklaard worden. Met het standaardmodel van de deeltjesfysica kunnen we nog een heel eind komen, maar fenomenen  als donkere materie, donkere energie en de disbalans tussen materie en antimaterie blijven een mysterie. Zoals ook trouwens weer eens naar voren kwam bij een lezing die ik een jaar geleden bijwoonde.

De fijnstructuurconstante, die de sterkte van de interactie tussen een foton (lichtdeeltje) en geladen elementaire deeltjes, zoals elektronen kenmerkt, is onlangs door een team van Franse onderzoekers opnieuw vastgesteld. Dit met een nauwkeurigheid van 11 significante cijfers wat een verbetering van de precisie van de vorige meting betekent met een factor 3,2. De wetenschappers bereikten deze precisie door hun experimentele opstelling te verbeteren, in een poging om onnauwkeurigheden te verminderen en effecten te beheersen die verstoringen van de meting kunnen veroorzaken.  Er werd zelfs rekening gehouden met de draaiïng van de aarde binnen de tijdsorde van een milliseconde. Hoe zag de meting er uit? Er werden rubidiumatomen afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt. Toen keken de wetenschappers wat er gebeurde als een foton zo’n ijskoud atoom bereikte. Er ontstond een schok met een snelheid die afhangt van de massa van het atoom. De onderzoekers gebruikten  materiegolfinterferometrie om de terugstootsnelheid te meten.

De nieuwe precisiemetingen maken het eindelijk wellicht mogelijk om deeltjes te ontdekken die als antimaterie gezien kunnen worden. Ook is er tot nog toe geen verklaring voor de magnetische momentafwijking van het muon. (Een muon is een van de deeltjes die zich bevinden tussen de protonen en elektronen binnen een atoom.) Ook deze momentafwijking kan nu na verder onderzoek misschien beter verklaard worden. Directe toepassingen lijken nog ver. Het gaat nu vooral om fundamentele vraagstukken met betrekking tot de bouw van het heelal. Het artikel in de Volkskrant viel niet erg op. Maar het zette mij behoorlijk aan het denken. Mijn oudste kleinzoon vroeg me: ‘Opa, wat is leven eigenlijk? ‘  Een vraagstuk dat net zo fundamenteel is als het raadsel van het hele heelal en de nog weinig begrepen fundamentele natuurkrachten. Het onderzoek werd geleid door de van Algerije afkomstige fysicus Saïda Guellati-Khélifa aan de Université Pierre et Marie Curie in Parijs. Zal deze fysicus in de nabije toekomst de nobelprijs voor natuurkunde krijgen?

Volkskrant 30 januari 2021: George van Hal, “Het getal waarop de realiteit rust”.