In de wolken

Kathelijne en QuintBeste lezers,

Onze Quint z’n allereerste, exotische citytrip zit er op. Naar Goes, in het verre Zeeland.

Voor een weekendje quality-time met z’n mama & papa.

Al zat papa af ten toe met z’n hoofd in de wolken.

Dat komt er dus van als je “De antwoorden op de grote vragen” leest, van Stephen Hawking.

Zo fascinerend. Van de weeromstuit ging ik in magazines en via het wereldwijde web verder op zoek naar informatie over het grote mysterie dat wij het “heelal” noemen. Zo lazen we over de oerknal13,79 miljard jaar geleden, dat weten we nu op 37 miljoen na nauwkeurig.

De vraag hoe onze wereld er dan uitzag voor de oerknal, daar verschillen de meningen over. Lange tijd was het mantra: voor de oerknal was er niets, want die oerknal was het begin van de ruimtetijd (de combinatie van ruimte & tijd). Maar de laatste jaren worden er toch nieuwe modellen gelanceerd: bv. dat een ander, ouder heelal 13,79 miljard jaar geleden tot zijn einde kwam, en dat er middels de oerknal een nieuw universum ontstond.

Spannend, spannend. Recentelijk proberen we dus een beetje te begrijpen wat zwarte gaten zoal zijn. Dat is een gebied in de ruimte waaruit niets, zelfs licht niet, kan ontsnappen als gevolg van de vervorming van de ruimtetijd aldaar, met een immense zwaartekracht & een zeer compacte massa. Er zijn enorme zwarte gaten in ons heelal, zoals de Sagittarius A, dat is een zwart gat in het centrum van de melkweg, met een massa van zo’n 3,7 miljoen keer de massa van de zon. Dagelijks zouden er grote planetoïdes opslokt worden, door dit monster.

Er bestonden misschien ook héél kleine zwarte gaten: met afmetingen van een Planckdeeltje (te klein voor woorden) tot 0,1 millimeter, en die hadden een massa gaande van de Planckmassa (0,02 milligram) tot die van pakweg de maan.

In de wolkenSpannend genoeg: dit soort kleine zwarte gaten zijn geheel theoretisch van aard, die hebben we nog nooit in het echt gezien.

De kleinste exemplaren, als ze zouden hebben bestaan, zijn door de zgn. hawkingstraling helemaal verdampt.

Volgens Stephen Hawking ontstonden deze kleine zwarte gaten door druk van buitenaf, tijdens of kort na de oerknal.

Met gigantische deeltjesversnellers zoals de LHC (“Large Hadron Collider”) proberen wetenschappers zo’n klein zwart gat te produceren. De LHC is een ringvormige tunnel, met een omtrek van 27 km. Protonen worden daar in opgejaagd tot ze bijna de lichtsnelheid bereiken, en dan spelen ze een peperdure vorm van botsautootje. Om te testen of er nieuwe soorten deeltjes ontstaan. Van deze machines wordt véél verwacht. Niet alleen dat ze het bestaan van kleine zwarte gaten zullen bewijzen, maar minstens zo spectaculair: wetenschappers willen graag bewijzen dat er naast de vier gekende dimensies (tijd & de drie dimensies in de ruimte) nog zeven onzichtbare dimensies zijn.

Nu vallen de eerwaarde lezers natuurlijk van hun stoel!

Waarom zijn er 7 onzichtbare dimensies in het heelal? Wel, om te zorgen dat de snaartheorie werkt. De snaartheorie is een theorie waar wetenschappers al decennia aan werken, en die in de richting gaat van een “Theorie van alles”: een model dat zowel werkt op ieniemienie-kleine schaal (waar we reeds de kwantummechanica voor hadden), én op grote schaal (waar we al de relativiteitstheorie van Einstein voor hadden).

De details begrijpt uw nederige blogger natuurlijk ook niet, maar de clou is dus dat de wiskundige snaartheorie alléén werkt als er 11 dimensies zijn. Dus als bij experimenten in de LHC plots energie verdwijnt, tijdens een experiment, dan zou deze energie zich kunnen bevinden in een van de andere dimensies.

Of dan is de LHC defect, natuurlijk 🙂

Voort is er de “donkere materie”: die is nodig om de baanbeweging van verre sterren en sterrenstelsels (zoals ons eigen stelsel) te verklaren. De zichtbare materie heeft namelijk niet genoeg massa om de bewegingssnelheid van de sterrenstelsels te kunnen verklaren. Die donkere materie is (voorlopig) nog hypothetisch van aard. Omdat ze zo donker is, zie je ze namelijk niet 🙂

Wetenschappers denken dat het heelal bestaat uit (amper) 5% zichtbare materie, en 27% donkere materie.

Nou. De wiskundig onderlegde lezers zullen denken: dan ontbreekt er toch nog 68%?

Juist. Er is dus 68% donkere energie, en daar weten we nog minder over. Het is een theoretische vorm van energie in het heelal, die zorgt voor het uitdijen van ons heelal. In de jaren negentig werd ontdekt dat het uitdijen van het heelal zo’n vijf miljard jaar na de oerknal is beginnen versnellen. En vandaar, het idee dat er een onbekende kracht moet zijn, die werkt als een negatieve zwaartekracht. Hoe dat precies werkt: onze vrienden de wetenschappers tasten – letterlijk en figuurlijk – in het duister.

En de nieuwsgierige lezers zullen het zich ondertussen wel afvragen: hoe gaat het uiteindelijk aflopen, met ons heelal?

Wint de zwaartekracht, en komt er een big crunch (waarbij alles in elkaar klapt)?

Of wint de donkere energie en wordt alles uit elkaar getrokken (“the big rip”)? Als de expansiesnelheid van het heelal steeds verder blijft toenemen, dan zal de ruimte tussen sterrenstelsels steeds groter worden, en dan zullen die sterrenstelsels, maar ook de sterren en de planeten zelf, uit elkaar vallen.

We weten het niet.

6 kmZo.

Dus deze ochtend mocht ik in het mooie Goes een half uurtje hardlopen.

Het zonnetje scheen, en mijn hartje jubelde.

Dartel als een veulen legde ik m’n 6 kilometers af. Zes kilometers, dat is niet zo gek veel, tegenover de 42 miljard lichtjaren die ons Hubble-universum groot is, maar toch, ik genoot met volle teugen.

En onderwijl verwonderde ik me over die rare wereld van ons. Allemaal goed en wel, die oerknal, maar wat was er dan voor die oerknal? En als het heelal blijft uitdijen, betekent dat dan dat er buiten ons heelal nog iets is, een soort leegte? Want omgekeerd, als die leegte er niet zou zijn, dan kan het heelal toch niet uitdijen?

Pffff. Ik geraakte er niet wijs uit, beste lezers.

Hopelijk jullie wel? 🙂

Met kosmologische groeten,

Peter

Advertenties