De publicatie van theoretisch-fysicus Erik Verlinde zorgt binnen en buiten de wetenschap voor veel opschudding. Gooit hij de bestaande ideeën over zwaartekracht en donkere materie inderdaad omver? Dit is wat zijn collega’s erover zeggen. ‘Sommige stellingen zijn bizar.’
‘Verlinde gaat verder dan anderen en is daarin heel briljant’
Stan Bentvelsen, directeur nationaal instituut voor subatomaire fysica Nikhef
‘Ik heb vanmorgen in het vliegtuig de publicatie deels gelezen. Verlindes schrijfstijl is redelijk helder en hij laat uitgebreid zien welke stappen hij neemt en welke conclusies hij trekt. Al zijn de stellingen waarmee hij wil aantonen dat donkeremateriedeeltjes niet nodig zijn, bizar. Ik zal me daar de komende tijd nog verder in moeten verdiepen.
‘Verlinde neemt natuurlijk een geweldige stellingname. Nikhef zoekt naar donkere materie, onder andere bij het ATLAS- en Xenon-experiment. Als we experimentele aanwijzingen vinden, kan de theorie van Verlinde op de schop. Dat betekent dat de motivatie voor dit experimentele onderzoek alleen nog maar groter wordt.
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
‘Verder vind ik het spannend te bedenken dat Chris van den Broeck op Nikhef de wereldexpert is in het testen van de algemene relativiteitstheorie. Hij doet dat via heel precieze analyse van de pas geleden ontdekte zwaartekrachtsgolven die ontstaan bij botsende zwarte gaten en neutronensterren. Zijn analyses leveren ongekend nauwkeurige resultaten over Einsteins theorie – vele orden van grootte nauwkeuriger dan ooit eerder gemeten.
‘Wat ik nog probeer te begrijpen, is of de nieuwe theorie van Verlinde afwijkingen voorspelt die Chris kan meten. Als dat zo is, kunnen we met meer metingen van zwaartekrachtsgolven de theorie van Verlinde verder verifiëren of falsificeren.
‘Ik vind niet dat Verlinde ‘tegen de stroom in gaat’. Hij presenteert een creatieve theorie met een dieper inzicht over de oorsprong van ruimtetijd en een aanpassing van Einsteins theorie. Dat is wat theoretici horen te doen en het levert een heel gezonde discussie op. Verlinde gaat daarbij verder dan anderen en is daarin heel briljant. Ja, ik acht het mogelijk dat hij gelijk heeft. Maar uiteindelijk kunnen alleen de juiste experimenten dit uitwijzen.’
‘Theoretici zullen onder de indruk zijn’
Manus Visser, PhD-student van Erik Verlinde
‘Gisteravond zat ik nog met Erik de publicatie te controleren op typefouten. Ik heb niet meegeschreven aan het artikel, maar er de afgelopen jaren wel veel met hem over gepraat en gediscussieerd. Ik was een soort klankbord voor Erik, heb ook dingen voor hem nagerekend.
‘Het afgelopen jaar was Erik vooral bezig met het verbeteren van de afleiding voor de formule die de schijnbare donkere materie beschrijft. Met die afleiding legt hij voor het eerst een verband met elasticiteit. Het was dus maar één afleiding, maar wel de belangrijkste. Het artikel is nu nog beter dan wanneer hij het een half jaar geleden zou hebben gepubliceerd.
‘Er zijn nog wel wat vragen die onbeantwoord zijn gebleven. In mijn proefschrift, dat ook over de oorsprong van zwaartekracht gaat, probeer ik sommige van die vragen te beantwoorden.
‘Veel van die open vragen houden verband met observaties. De theorie kan sterrenstelsels verklaren, misschien zelfs clusters van stelsels, maar bijvoorbeeld niet de kosmische achtergrondstraling. Ik verwacht daarom vooral kritiek van astronomen en natuurkundigen die zich met de detectie van donkere materie bezighouden.
‘Ik denk wel dat theoretici onder de indruk zullen zijn. Vanwege de link met elasticiteit en de nieuwe beschrijving van sterrenstelsels is het artikel theoretisch gezien baanbrekend. Ik verwacht dan ook dat meer theoretici zich met dit onderwerp zullen gaan bezighouden.’
‘Veelbelovend, maar verfijning is nodig’
Margot Brouwer, Phd-student astrofyscia, Universiteit Leiden
‘Ik ben nu een artikel aan het afronden dat helemaal gebaseerd is op Verlindes theorie. Begin volgende week komt het op Arxiv.
‘In het onderzoek heb ik de zwaartekracht rond 33.000 sterrenstelsels in kaart gebracht via gravitatielenzen. Dat is het verschijnsel waarbij licht van achtergrondsterrenstelsels wordt afgebogen doordat de ruimtetijd is gekromd. Ver van de sterren vandaan is er ongeveer tien keer zo veel zwaartekracht als je op basis van de zichtbare materie verwacht. Tot nu toe werd als verklaring aangenomen dat er een gigantische band van donkere materie rond de stelsels zit.
‘Verlinde verklaart die extra zwaartekracht zonder donkere materie. Zijn theorie levert voorspellingen op over de zwaartekracht rond sterrenstelsels, gebaseerd op de massa van zo’n stelsel. Die voorspellingen komen verbazingwekkend goed overeen met mijn metingen. Zeker als je bedenkt dat Verlinde directe voorspellingen doet, zonder vrije parameters.
‘Je kunt niet zeggen dat het bestaan van donkere materie hiermee ontkracht is. De donkere-materietheorie verklaart heel veel, op veel verschillende schalen. Uit mijn onderzoek blijkt dat Verlindes theorie goed klopt voor geïsoleerde sterrenstelsels. De theorie biedt echter nog geen verklaring voor ingewikkeldere situaties, zoals de botsende sterrenstelsels in het Bullet Cluster.
‘Als Verlinde ook dat soort situaties kan verklaren, is dat een sterk argument om donkere materie te verwerpen. Daarnaast is zijn theorie nog niet toepasbaar op nog grootschaligere fenomenen, zoals de structuren in de kosmische achtergrondstraling die nu met donkere materie in verband worden gebracht. De theorie moet dus nog flink verfijnd worden, maar de eerste resultaten zijn veelbelovend.’
‘Voorlopig blijf ik gewoon naar donkere materie zoeken’
Tristan du Pree, onderzoeker CMS-experiment, Cern
‘Mijn eerste reactie? Super enthousiast! Ik ben ook blij dat het artikel eindelijk online is, zodat we niet meer hoeven te speculeren, maar ons gewoon op de feiten kunnen richten. Echt heel mooi dat er zulk ambitieus onderzoek is. Verlinde heeft jarenlang gewerkt om in één klap én zwaartekracht én donkere energie én donkere materie aanpakken, met een totaal andere kijk op de zaken; dat vind ik super interessant.
‘Ik heb het paper natuurlijk nog niet helemaal gelezen – net uitgeprint, en vanochtend even op mijn telefoon vluchtig doorgelezen – maar ik heb wel gezien dat er veel aandacht is voor donkere materie. Verder haalt Verlinde de melkwegstelsel-rotatiekrommes aan. En als ik het goed begrijp, heeft hij een formule voor de rotatiekrommes – de beweging van de sterren – niet zoals vaak gebeurt achteraf gebaseerd op observaties, maar voorspeld vanuit zijn theorie. Dat is hartstikke mooi!
‘Waar ik sceptisch over ben – en voorlopig blijf – is de vergelijking van zijn theorie met alle andere bewijsmateriaal voor donkere materie, op afstandsschalen groter dan de melkwegstels. Hoe verhoudt zijn theorie zich met de kosmische achtergrondstraling? Verklaart zijn theorie de structuurformatie van het heelal op alle schalen? Hoe verklaart zijn theorie het deeltjeskarakter waar we aanwijzingen voor hebben uit bijvoorbeeld de botsing van de Bullet Cluster?
‘De aanwijzingen voor donkere materie zijn echt heel divers, kan zijn theorie ook het andere bewijsmateriaal verklaren? De melkwegrotatie-krommes verklaren is belangrijk (en was een van de eerste aanwijzingen voor donkere materie), maar er zijn meer observaties die beschreven moeten worden. Dus ik zou graag zien dat zijn model in een simulatie wordt opgenomen om te kijken hoe het zich verhoudt tot andere waarnemingen van donkere materie. Voorlopig blijf ik bij de LHC gewoon nog naar donkeremateriedeeltjes zoeken.
‘Maar het blijft prachtig dat er op zo’n totaal andere manier naar de zaken gekeken wordt. En als Verlinde niet de donkere materie verklaart, maar wel donkere energie, dan hoor je mij niet klagen, hoor!’
Met medewerking van George van Hal
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: