25-09-10

Doorbraak of gelul in de ruimte ?

 

25 september 2010


de Volkskrant 
 

De Amerikaanse natuurkundige Greg Landsberg zegt een nieuwe theorie over verdwijnende ruimtelijke dimensies te hebben gevonden die het antwoord zou kunnen verschaffen op allerlei netelige vragen.

 

Nederlandse collega's regeren geërgerd. 'Toe maar, dit kan er ook wel bij.'


‘Een nieuw paradigma’ noemt hij het zelf. Speculatief, jazeker, maar daarom niet minder veelbelovend.

 

Greg Landsberg, natuurkundige aan de Amerikaanse Brown University, raakt er niet over uitgepraat.

 

Samen met vier collega’s leurt hij sinds een paar maanden met het idee dat het aantal ruimtelijke dimensies in het heelal afhankelijk is van de schaal waarop je de dingen bekijkt.

 

‘Misschien levert dit een oplossing voor allerlei netelige kwesties in de deeltjesfysica en de kosmologie,’ ratelt hij over de telefoon vanuit deeltjeslaboratorium CERN in Genève. ‘En wie weet lossen we het raadsel van de tijd er ook wel mee op.’

 

Netelige kwesties zijn er volop in de moderne natuurwetenschap. Waarom zijn er bijvoorbeeld drie deeltjesfamilies in plaats van één?

 

Wat is zwaartekracht? Waarom is er meer gewone materie dan antimaterie in het heelal? Hoe komt het dat het heelal steeds sneller uitdijt?

 

Waaruit bestaat de mysterieuze donkere materie? Valt de relativiteitstheorie ooit te rijmen met de quantumfysica?

 

En, inderdaad, wat is tijd eigenlijk? Wie het allemaal weet, mag het zeggen.

 

En wie het niet weet, hoeft kennelijk ook zijn mond niet te houden.

 

De meest uiteenlopende modellen, theorieën, concepten en luchtballonnetjes vinden de laatste jaren hun weg naar wetenschappelijke blogs, preprint servers, of zelfs naar de pagina’s van Physical Review Letters. Een vijfde kracht, schaduwmaterie, asymmetrische branen – het komt allemaal voorbij.

Dimensies.jpg

De onbewijsbare snaartheorie met zijn 10^500 heelallen, stevig gepromoot door niemand minder dan Stephen Hawking, is eigenlijk nog een van de serieuzere ideeën.

 

Van de ‘verdwijnende dimensies’ van Landsberg en zijn collega’s kijkt een theoretisch fysicus nauwelijks meer op.

 

‘Buitengewoon onaangenaam’ vindt kosmoloog Vincent Icke van de Leidse Sterrewacht deze wildgroei aan ‘loze speculaties’.

 

‘Ik sta positief tegenover dwarse denkers,’ zegt hij, ‘maar je moet wel met een verdomd goed onderbouwd idee komen, wil ik het serieus nemen.

 

Nu nemen mensen onbeperkt de vrijheid om maar te zeggen wat ze blieven.

 

Neem dat snaargelul, daar is al dertig jaar niets uitgekomen dan gebakken lucht en af en toe een wiskundeprijsje.

 

Ik vind dat laf.’ Theoretisch natuurkundige Gerard ’t Hooft van de Universiteit Utrecht, op werkbezoek in Turkije, is het met Icke eens.

 

‘Men schrijft er maar op los,’ mailt de Nobelprijswinnaar. ‘Verdwijnende dimensies, toe maar, het kan er ook wel bij.’

9_Dimensions.jpg

 

Landsberg – in 1967 in Moskou geboren – ziet dat natuurlijk heel anders. Er zijn inderdaad meer theorieën dan theoretici, grapt hij met een licht Russisch accent, maar nieuwe ideeën die misschien bevestigd zouden kunnen worden door toekomstige experimenten, kun je niet zomaar negeren.

 

Afgelopen zomer, tijdens de International Conference on High-Energy Physics in Parijs, was er weliswaar veel kritiek op het ‘nieuwe paradigma’, maar toch vooral veel belangstelling. Geen wonder, aldus Landsberg, want wie weet komt de nieuwe deeltjesversneller van CERN nog dit jaar met ondersteunende resultaten.

 

Dun rietje

 

Begin vorige eeuw speculeerden Theodor Kaluza en Oskar Klein al over extra dimensies, in een vruchteloze poging om zwaartekracht en elektromagnetisme in één beschrijving te verenigen.

 

Volgens de Kaluza-Kleintheorie bestaat er naast lengte, breedte en hoogte een vierde ruimtelijke dimensie.

 

Die zou echter niet oneindig uitgestrekt zijn, maar heel compact, waardoor je er alleen op miscroscopische schaal mee te maken krijgt.

 

Alsof je een eendimensionale lijn ziet, die bij nadere beschouwing een tweedimensionaal oppervlak blijkt te zijn, heel strak opgerold tot een extreem dun rietje.

 

‘In ons model is er echter geen sprake van extra dimensies, maar van ‘verdwijnende’ dimensies,’ zegt Landsberg.

 

Hoe nauwkeuriger je kijkt, hoe minder ruimtelijke dimensies er zijn.

 

Precies andersom dus dan bij Kaluza en Klein. Op een natuurkundeworkshop in Heidelberg, vorig jaar zomer, begon het balletje te rollen.

 

‘Tijdens een etentje met twee andere natuurkundigen en twee kosmologen bleek dat die vanishing dimensions wel eens een verklaring zouden kunnen vormen voor een aantal problemen in de moderne natuurwetenschap.’

 

Om uit te leggen hoe het werkt, vergelijkt Landsberg de ruimte met een opgefrommeld vloerkleed.

 

Dat is een driedimensionale structuur, maar als je beter kijkt zie je dat het om een tweedimensionaal kleed gaat, en pak je er een loep bij, dan blijkt het hele kleed geweven te zijn van één enkele eendimensionale draad.

 

‘Op de allergrootste schaal, vergelijkbaar met de afmetingen van het waarneembare heelal, zou onze driedimensionale ruimte ook weer geplooid en gevouwen kunnen zijn tot een vierdimensionaal geheel,’ aldus Landsberg.

 

Of er op nóg grotere schaal zelfs sprake kan zijn van een vijfde dimensie, durft hij niet te zeggen. ‘Alles is mogelijk.’

 

Maar daar zit ’m nou net de kneep, volgens de criticasters – alles lijkt maar te kunnen.

‘Ik neem een exotisch idee alleen serieus als er meetbare consequenties uit tevoorschijn komen,’ zegt Icke, ‘of als er fundamentele problemen mee verklaard worden.

 

Veel andere dingen dragen weinig of niets bij, of kunnen zelfs nooit door waarnemingen en experimenten worden onderbouwd of weerlegd.

 

Dan is zo’n theorie volslagen gratuit.’ Ook snaar-theoreticus Robbert Dijkgraaf van de Universiteit van Amsterdam is bepaald niet onder de indruk: ‘Het theoretische en experimentele laagje ijs waarop Landsberg en zijn collega’s schaatsen is erg dun.’

 

’t Hooft is bij nader inzien toch net iets milder. ‘Deze mensen weten in ieder geval waar ze over praten, en zien dus zelf de moeilijkheden ook wel in,’ zegt hij.

 

‘Maar ik vind de prijs die je betaalt voor deze theorie nogal hoog: allerlei waardevolle concepten lijken te sneuvelen, en er komt weinig bruikbaars voor in de plaats.’

 

Bovendien, aldus ’t Hooft, moet alles wel ‘streng logisch in elkaar zitten, en dat heb ik nog niet gezien.’ Overigens werkt hij zelf ook aan een ‘wild idee’ dat conforme gravitatie heet. ‘Maar dat is verre van uitgewerkt en nog niet wetenschappelijk onderbouwd.’

 

Landsberg blijft voorlopig onverminderd enthousiast. Als de driedimensionale ruimte op de grootste schaal gevouwen en geplooid is, kan een ander deel van het heelal zich vlak bij het onze bevinden, op zeer kleine afstand in de vierde dimensie.

 

Tussen die ‘naburige’ delen kunnen dan quantumeffecten optreden die een beetje vergelijkbaar zijn met het beroemde Casimir-effect.

 

Dat zou mogelijk een verklaring kunnen opleveren voor de onbegrepen donkere energie, die tot de versnellende uitdijing van het heelal leidt. ‘Maar daar moeten inderdaad nog realistische wiskundige modellen voor worden uitgewerkt,’ geeft hij toe.

 

Botsingsexperimenten

 

En wat als er op microscopische schaal inderdaad dimensies verdwijnen?

 

‘Dan gaan we dat misschien zien in botsingsexperimenten in de LHC-versneller van CERN,’ zegt Landsberg, die zelf aan een van de CERN-experimenten meewerkt.

 

‘Je verwacht dan dat de deeltjes die bij een extreem energierijke botsing geproduceerd worden voornamelijk in één vlak bewegen.

 

Voorzichtige aanwijzingen daarvoor blijken een jaar of tien geleden al eens te zijn waargenomen, maar die resultaten brachten het toen niet verder dan een vrij obscuur Russisch tijdschrift, waardoor ze nooit veel aandacht hebben gekregen.’

 

‘Natuurlijk kun je theoretici niet verbieden met vergezochte ideeën te komen,’ zegt Vincent Icke.

‘Het verbieden van een theorie komt altijd van waarnemingen en experimenten. De natuur zal wel uitmaken wat mag en wat niet.’

 

Maar, verzucht hij, als de LHC-metingen niets te zien geven, kunnen Landsberg en zijn collega’s zich altijd verschuilen achter de conclusie dat de effecten dan misschien pas bij een nóg veel hogere energie optreden.

 

‘In het Engels heet dat weaseling out. Dat vind ik het glibberige eraan. Ik houd meer van mouwen opstropen en rekenen.

 

Houd je eerst maar eens bezig met de dingen die wél meetbaar zijn.’

 

Robbert Dijkgraaf ziet veel meer in de snaartheorie als route naar een oplossing voor de crisis in de deeltjesfysica en de kosmologie.

 

‘Op kleine lengteschalen vervagen onze klassieke ideeën over ruimte en dimensie misschien wel, en moeten ze worden vervangen door quantumbegrippen,’ zegt hij.

 

Maar Gerard ’t Hooft loopt ook daar niet warm voor: ‘Stephen Hawking moet zelf weten waar hij zijn geld op zet, maar de snaartheorie komt vaak ook met flutverklaringen.’

 

Zo lang er nog zo veel onenigheid is over de betekenis van een ‘gevestigd’ idee als de snaartheorie, kun je het creatieve natuurkundigen als Greg Landsberg misschien niet kwalijk nemen dat ze plezier beleven aan het speculeren over verdwijnende dimensies.

 

'Misschien was er héél kort na de geboorte van het heelal wel sprake van slechts één ruimtelijke dimensie en één tijddimensie,’ filosofeert hij er dan ook vrolijk op los. ‘Wie weet komen we er op deze manier ooit nog eens achter waarom je in de ruimte wél alle kanten op kunt, terwijl de tijd maar één richting heeft.’

 

© Govert Schilling

 

Copyright

 

http://allesoversterrenkunde.nl/artikelen/1004-Doorbraak-...

 

 

18-09-10

Astronomen nemen afscheid van oerknalsatelliet WMAP !

 

13 september 2010

 

copyright

 

allesoversterrenkunde.nl

 

http://allesoversterrenkunde.nl/nieuws/4117-Astronomen-ne...

 

WMAP.jpg

 

Zonder veel ophef hebben astronomen op 8 september afscheid genomen van de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, beter bekend als WMAP.

 

De satelliet, die negen jaar lang de zogeheten kosmische achtergrondstraling heeft onderzocht, is met zijn eigen raketmotor in een veilige baan om de zon gemanoeuvreerd.

 

De WMAP-satelliet werd op 30 juni 2001 gelanceerd naar 'vaste' locatie die vanaf de zon gezien anderhalf miljoen kilometer achter de aarde ligt.

 

Enkele maanden later begon hij met het in kaart brengen van de kosmische achtergrondstraling - de straling die een overblijfsel is van de oerknal, die bijna veertien miljard jaar geleden het ontstaan van het heelal inluidde.

 

Al in 2003 werd WMAP door het wetenschappelijke tijdschrift Science uitgeroepen tot 'doorbraak van het jaar'.

 

De resultaten van de WMAP-metingen zijn in overeenstemming met het standaardmodel dat vrijwel alle astronomen voor het ontstaan van het heelal hanteren.

 

Vastgesteld is dat de oerknal waaruit ons heelal is voortgekomen 13,73 miljard jaar geleden moet hebben plaatsgevonden.

 

Ook is uit het onderzoek gebleken dat het heelal voor slechts 4,6 procent uit normale materie bestaat.

 

 

 

UniversePie.jpg

De overige 95,4 procent wordt gevormd door donkere materie, die geen enkele vorm van waarneembare straling uitzendt maar wel zwaartekracht uitoefent, en een mysterieuze donkere energie, die het heelal versneld laat uitdijen.

 

Toegevoegd door Eddy Echternach

 

www.astronieuws.nl

 

Links

 

http://nl.wikipedia.org/wiki/Wilkinson_Microwave_Anisotro...

 

http://map.gsfc.nasa.gov/

17-09-10

Big Bang Animation (no audio)

 

copyright :


http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2003/27...


Credit: Dana Berry (Skyworks)

Lees meer...

12-09-10

Natuurwetten lijken niet overal gelijk

6 september 2010


allesoversterrenkunde.nl 
 

 

Krabnevel.jpg

 

 

De elektromagnetische kracht is niet overal in het heelal even sterk.


 

Dat concludeert een team astronomen van de universiteit van New South Wales (Australië) na nieuw onderzoek, dat vandaag tijdens een grote bijeenkomst van Europese astronomen in Lissabon wordt gepresenteerd.

 


Bij hun onderzoek hebben de astronomen gekeken naar zogeheten quasars: extreem verre sterrenstelsels met een superzwaar zwart gat in hun kern die enorme hoeveelheden licht uitzenden.

 

Tijdens zijn reis door het heelal wordt dit licht deels geabsorbeerd door de wolken van gas die het onderweg tegenkomt.

 


En uit dat absorptieproces kunnen astronomen afleiden hoe de natuurwetten zich op miljarden lichtjaren afstand van de aarde gedragen.

 

De resultaten van het onderzoek wijzen er op dat de zogeheten fijnstructuurconstante, die de sterkte van de elektromagnetische kracht karakteriseert, niet in alle richtingen waarin gekeken wordt gelijk is.

 


De wetten van de natuurkunde lijken dus niet zo onwrikbaar vast te liggen als doorgaans wordt aangenomen.


© Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

 

Copyright :


http://www.allesoversterrenkunde.nl/nieuws/4107-Natuurwet...

Laws of physics may change across the universe

 

18:29 08 September 2010 by Michael Brooks

 

New evidence supports the idea that we live in an area of the universe that is "just right" for our existence.

 

The controversial finding comes from an observation that one of the constants of nature appears to be different in different parts of the cosmos.

 

If correct, this result stands against Einstein's equivalence principle, which states that the laws of physics are the same everywhere.

 

"This finding was a real surprise to everyone," says John Webb of the University of New South Wales in Sydney, Australia.

 

Webb is lead author on the new paper, which has been submitted to Physical Review Letters.

 

Even more surprising is the fact that the change in the constant appears to have an orientation, creating a "preferred direction", or axis, across the cosmos.

 

That idea was dismissed more than 100 years ago with the creation of Einstein's special theory of relativity.

 

Sections of sky

 

At the centre of the new study is the fine structure constant, also known as alpha.

 

This number determines the strength of interactions between light and matter.

 

A decade ago, Webb used observations from the Keck telescope in Hawaii to analyse the light from distant galaxies called quasars.

 

The data suggested that the value of alpha was very slightly smaller when the quasar light was emitted 12 billion years ago than it appears in laboratories on Earth today.

 

Now Webb's colleague Julian King, also of the University of New South Wales, has analysed data from the Very Large Telescope (VLT) in Chile, which looks at a different region of the sky.

 

The VLT data suggests that the value of alpha elsewhere in the universe is very slightly bigger than on Earth.

 

The difference in both cases is around a millionth of the value alpha has in our region of space, and suggests that alpha varies in space rather than time. "

 

I'd quietly hoped we'd simply find the same thing that Keck found," King says. "This was a real shock."

 

 

Galaxies merging.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bar magnet

 

Moreover, the team's analysis of around 300 measurements of alpha in light coming from various points in the sky suggests the variation is not random but structured, like a bar magnet. The universe seems to have a large alpha on one side and a smaller alpha on the other.

 

This "dipole" alignment nearly matches that of a stream of galaxies mysteriously moving towards the edge of the universe.

 

It does not, however, line up with another unexplained dipole, dubbed the axis of evil, in the afterglow of the big bang.

Earth sits somewhere in the middle of the extremes for alpha. If correct, the result would explain why alpha seems to have the finely tuned value that allows chemistry – and thus life – to occur. Grow alpha by 4 per cent, for instance, and the stars would be unable to produce carbon, making our biochemistry impossible.

 

Extraordinary claim

 

Even if the result is accepted for publication, it is going to be hard to convince other scientists that the laws of physics might need a rewrite.

 

A spatial variation in the fine-structure constant would be "truly transformative", according to Lennox Cowie,

who works at the Institute for Astronomy in Hawaii.

 

But, he adds, extraordinary claims require extraordinary evidence: "That's way beyond what we have here."

 

He says the statistical significance of the new observations is too small to prove that alpha is changing.

 

If the interpretation of the light is correct, it is "a huge deal", agrees Craig Hogan, head of the Fermilab Center for Particle Astrophysics in Batavia, Illinois.

 

But like Cowie, he suspects there is a flaw somewhere in the analysis. "I think the result is not real," he says.

 

Another author on the paper, Michael Murphy of Swinburne University in Australia, understands the caution.

 

But he says the evidence for changing constants is piling up. "We just report what we find, and no one has been able to explain away these results in a decade of trying," Murphy told New Scientist.

 

"The fundamental constants being constant is an assumption. We're here to test physics, not to assume it."

 

Updated on 9 September: The analysis of VLT data was amended to credit Julian King

 


COPYRIGHT :


http://www.newscientist.com/article/dn19429-laws-of-physi...