Alles wat je kunt zien? Slechts een fractie. Sterren. Planeten. Stof. Het vormt misschien wel 15% van de materie in het universum. De rest? Donker. Onzichtbaar. Zwaar.
Decennia lang hebben we aangenomen dat donkere materie op zichzelf bleef. Neutrino’s bleven bij die van hen. Het waren afzonderlijke ingrediënten in de kosmische soep. Koud. Ver weg.
Een team van de Universiteit van Sheffield denkt dat we ongelijk hebben gehad. Of in ieder geval onvolledig. Ze publiceerden in Nature Astronomy. De bevinding suggereert dat deze twee verborgen componenten daadwerkelijk op elkaar kunnen inwerken. Dat is groot nieuws. Het impliceert natuurkunde die we nog niet in kaart hebben gebracht.
Het standaardverhaal kraakt
Laten we naar de cijfers kijken. Donkere materie maakt ongeveer 85% van de materie uit. We hebben het nooit aangeraakt. Ik heb het nooit gezien. We weten alleen dat het er is omdat het als een spookhand aan sterrenstelsels trekt. Dan heb je neutrino’s. Spookachtige deeltjes. Kleine massa. Elke seconde vliegen ze door je lichaam. Miljarden van hen. Je voelt ze niet.
Het huidige rulebook is het Lambda-CDM-model. Gebaseerd op Einstein. In deze versie van de werkelijkheid negeren donkere materie en neutrino’s elkaar volledig.
Onderzoekers uit Sheffield keken naar die regel en zagen een scheur.
Ze raadden het niet alleen. Ze vergeleken gegevens uit het vroege heelal met gegevens van nu. Waarom? Want als deze deeltjes tegen elkaar botsen, verandert dit de manier waarop dingen samenklonteren. Het verandert de geschiedenis.
Het klonterprobleem
Hier is het probleem. Als we naar de nagloed van de BigBang kijken – met behulp van gegevens van de Atacama Cosmology-telescoop en ESA’s Planck – krijgen we een voorspelling. De zwaartekracht zou de materie inmiddels sterk moeten hebben samengetrokken. Sterk.
Maar we kijken naar de huidige sterrenstelsels – met behulp van de Dark Energy Camera in Chili en kaarten van Sloan – en zien iets anders.
Het universum is iets minder klonterig dan het zou moeten zijn.
“Hoe beter we donkere materie begrijpen… hoe meer inzicht we krijgen”, zegt Dr. Eleonora Di Vallentino. Ze merkt op dat metingen van het vroege heelal een sterke groei voorspellen. “Metingen aan het moderne heelal geven aan dat de materie iets minder vast zit dan verwacht.”
Is het standaardmodel kapot? Nee. Mogelijk ontbreekt er een regelitem. Een kleine spanning. Maar toch een spanning.
Wat betekent dat eigenlijk
Als donkere materie en neutrino’s op elkaar inwerken, zouden ze elkaar als het ware aanslepen. Zoals modder. Deze weerstand zou het klonteringsproces vertragen. Het past beter bij de gegevens. Het lost de mismatch op zonder de relativiteitstheorie volledig uit het oog te verliezen.
Dr. William Giaré noemt het een ‘fundamentele doorbraak’ als het wordt bevestigd. Hij werkt niet meer in Sheffield en werkt nu aan de Universiteit van Hawaï, maar de hype blijft bestaan. Volgens hem geeft dit deeltjesfysici een concrete richting. In plaats van blindelings te zoeken, hebben ze een idee over welke eigenschappen ze in het laboratorium moeten zoeken.
We zijn nog niet klaar
We weten niet dat dit echt is. Nog niet. We hebben scherpere ogen nodig.
Toekomstige onderzoeken. Kosmische microgolfachtergrondexperimenten. Zwakke lensgegevens – waarbij gebruik wordt gemaakt van de manier waarop de zwaartekracht licht buigt om onzichtbare massa in kaart te brengen – zullen dit testen. Of de buiging overeenkomt met het interactiemodel? We veranderen het leerboek. Zo niet? Wij blijven zoeken.
Het is een open deur. Een ietsje op een kier. Het universum fluistert misschien dat we de handdruk tussen het donker en de geest hebben gemist. Of we jagen gewoon op lawaai.
Hoe dan ook, de stilte wordt steeds luider.
