Deze 3 mysteries hopen fysici dit jaar te verklaren

De CMS-detector van het CERN.
afp De CMS-detector van het CERN.
Een nieuw jaar, nieuwe natuurkundige ontdekkingen. Sinds wetenschappers in 2013 bevestigden dat ze het higgsdeeltje ontdekt hadden, hebben fysici niet stilgezeten. Heel wat sleutelvragen over het heelal blijven voorlopig nog onbeantwoord, maar wetenschappers voorpellen voor 2016 enkele grote doorbraken.

1. Nieuw deeltje?

Gigantisch nieuws hangt mogelijk in de lucht in de wereld van de deeltjesfysica. Bij twee aparte experimenten aan de Large Hadron Collider, de deeltjesversneller van het CERN in Zwitserland, werd een voorzichtige hint opgevangen van het bestaan van een nieuw, nog niet ontdekt deeltje.

Bij zowel het Atlas-experiment als het CMS-experiment werden signalen opgevangen van een teveel aan fotonen rond een energie van 750 en 760 gigaelektronvolt. Volgens wetenschappers kan dat duiden op het bestaan van een nieuw soort deeltje, met ongeveer 800 keer de massa van een proton.

Het bewijs is nog zeer voorlopig: met de gegevens die tot nu toe verzameld werden, is er een kans van 1 op 4 dat het om een toevalligheid gaat. Ter vergelijking: deeltjesfysici hanteren een standaardafwijking van 1 op 3,5 miljoen.

Dit jaar zullen we wellicht weten of er in het universum inderdaad een mysterieus deeltje van deze massa rondwaart. Indien dat zo is, hadden wetenschappers geen idee dat het bestond en geen enkele theorie die het bestaan van een dergelijk deeltje voorspelde.

Die leegte is intussen echter al opgevuld. Er verschenen al meer dan 70 theoretische papers die het deeltje 'verklaren'. Van het zwaardere broertje van het higgsdeeltje tot een verband met donkere materie: het mogelijke nieuwe deeltje prikkelt de verbeelding van fysici, en zal dat ook dit jaar zeker nog blijven doen.

THINKSTOCK

Er bestond geen enkele theorie die het bestaan van een dergelijk deeltje voorspelde, maar die leegte is intussen al opgevuld

Diverse experimenten die ontworpen werden om zwaartekrachtsgolven te detecteren, moeten hun eerste ontdekking nog doen

2. Zwaartekrachtsgolven

Gravitatiegolven, of de rimpels die volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie voortkomen uit de kromming van de ruimtetijd, dragen energie uit in de vorm van gravitatiestraling. Volgens wetenschappers blijven bij explosies, zoals die van neutronensterren, supernova's en de Big Bang, sporen van deze gravitatiegolven achter in het heelal.

Maar deze zwaartekrachtsgolven werden tot dusver enkel indirect waargenomen. Diverse experimenten die ontworpen werden om deze rimpelingen in de ruimtetijd te detecteren, moeten hun eerste ontdekking nog doen.

Een voorbeeld is het Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) in de Verenigde Staten. Het observatorium werd recent enkele jaren stilgelegd om het van de meest geavanceerde meetinstrumenten en gevoelige detectoren te voorzien. In september werd het opnieuw in gebruik genomen. Volgens wetenschappers is het nu slechts een kwestie van tijd voor het LIGO een eerste baanbrekende ontdekking doet.

De LIGO-detector bestaat uit twee buizen van elk vier kilometer lengte.
Google Maps De LIGO-detector bestaat uit twee buizen van elk vier kilometer lengte.

3. Donkere materie

Tot tachtig procent van het heelal bestaat uit een mysterieuze materie die geen licht absorbeert en dus onzichtbaar is voor telescopen. De donkere materie lijkt zwaartekracht uit te oefenen op de zichtbare objecten in het heelal, maar niemand weet waaruit ze bestaat of hoe ze werkt.

Maar wetenschappers hebben hoop dat het mysterie dit jaar opgelost raakt. Een aantal ondergrondse detectoren, zoals het SNOLab in Canada en het Gran Sasso National Laboratory in Italië, proberen rechtstreeks donkere materie waar te nemen.

Veel fysici veronderstellen dat donkere materie bestaat uit WIMP's (weakly interacting massive particles). De ondergrondse detectoren maken gebruik van de aarde om de kosmische straling te absorberen die vage sporen van donkere materie zou kunnen verbergen. Fysici zouden die sporen dan kunnen zien omdat ze in de ondergrondse detectoren botsen met atoomkernen.

Ondergrondse detectoren maken gebruik van de aarde om de kosmische straling te absorberen die vage sporen van donkere materie zou kunnen verbergen

Het Gran Sasso National Laboratory in Italië.
AFP Het Gran Sasso National Laboratory in Italië.



1 reactie

Je naam en voornaam verschijnen bij je reactie
Door het plaatsten van een reactie, ga je akkoord met de gedragsregels


  • Jos Van Deurzen

    En ik maar wakker liggen van het alsmaar duurder wordende leven en mijn klein pensioen...