Donkere materie uitgelegd?

Ophefmakend nieuws gisteren in de wetenschappelijke wereld. Er zou een doorbraak gevonden zijn voor één van de belangrijkste problemen waarmee de sterrenkunde vandaag geconfronteerd wordt: het probleem van de ontbrekende materie in het universum.

De astronomie wordt vandaag immers geconfronteerd met een levensgroot probleem. We zouden amper 5 % kennen van de totale massa die in het heelal aanwezig is. Om ons modern wereldbeeld te verklaren is men verplicht te veronderstellen dat er zowat 95% materie bestaat die we momenteel niet kennen. Men spreekt over donkere materie (22%) die nodig is om de beweging van melkwegstelsels te kunnen verklaren en over donkere energie (76%), die onontbeerlijk is om de expansie van het heelal te kunnen begrijpen.

Maar bestaan die ontbrekende donkere materie en donkere energie wel? Bestaat er mogelijk een andere verklaring voor bepaalde problemen waarmee we geconfronteerd worden? Moet in dit kader de belangrijke rol van de zwaartekracht misschien herzien worden? Dat is in ieder geval de mening van Erik Verlinde, verbonden aan de universiteit van Amsterdam en vermaard theoretisch natuurkundige op het gebied van de snaartheorie.

Erik Verlinde werkt sinds enige tijd aan een radicaal nieuwe theorie over de zwaartekracht. Zijn theorie is, zoals hij zelf zegt, nog verre van af maar toch was hij in 2010 reeds in staat om volgens zijn nieuwe principes de klassieke tweede wet van Newton (kracht = massa x versnelling) op een volledig andere manier te verklaren. Ondertussen zijn we zes jaar verder en nu reikt hij ons ook op grond van zijn nieuwe theorie een verklaring aan voor de beweging van sterren in melkwegstelsels. Belangrijk hierbij is dat het bestaan van donkere materie niet meer nodig blijkt te zijn.

Volgens Verlinde moet men het onderzoek naar de zwaartekracht vanuit een gans andere hoek aanpakken. Hij beschouwt de zwaartekracht niet langer als een geheimzinnig iets dat, zoals Einstein beweert, kan uitgelegd worden als een uiting van de een gekromde ruimte-tijd. Voor Verlinde bestaat de zwaartekracht, die wij macroscopisch waarnemen, op microscopisch vlak gewoon uit kleine 'informatieblokjes'. Men kan de volgende vergelijking maken om de zaak wat concreter voor te stellen. Veronderstel gewoon een lokaal waarin oneindig veel moleculen zuurstof aanwezig zijn. Elkeen van die moleculen bevat haar eigen informatieblokje (coördinaten, snelheid, trilling, ...). Het zijn uiteindelijk al die informatieblokjes samen die ons dan een meer globaal inzicht zullen geven over bijvoorbeeld de temperatuur die er in het lokaal heerst. In die zin is de temperatuur dan ook geen fundamenteel begrip, ze is gewoon een macroscopisch verschijnsel dat resulteert als gevolg van de fundamentele onderliggende informatie die op microscopisch vlak is opgeslagen. Volgens Verlinde moet ook de zwaartekracht op een gelijkaardige manier benaderd worden. Ook hier dient men te vertrekken van de onderliggende microscopische informatie.

Revolutionair is zeker dat men op deze manier geen extra donkere materie nodig heeft om de afwijkende bewegingen van sterren in ons eigen Melkwegstelsel of in andere melkwegstelsels te verklaren. In zijn nieuwe publicatie toont Erik Verlinde aan hoe deze bewegingen van sterren automatisch uit zijn berekeningen volgen.

Hij is er ook van overtuigd dat hij met zijn nieuwe theorie binnen afzienbare tijd ook een verklaring zal vinden voor donkere energie, die andere grote onbekende in de astronomie. Mocht dit waar zijn, dan kan men begrippen als donkere materie en donkere energie gewoon schrappen uit het astronomisch jargon. Ook zou dan een standaardverklaring gevonden zijn voor de vier fundamentele krachten van de natuur.

Is de theorie van Verlinde juist? Revolutionair is ze zeker, maar vandaag bestaat geen enkel bewijs voor de juistheid ervan. De toekomst zal het uitwijzen.

Tekst: Emiel Beyens
09/11/2016

Aanvullende info via deze link.