In de MicroSCOPE-satelliet, hoog boven het aardoppervlak, zijn twee objecten met verschillende massa’s in het luchtledige aan het vallen. Hun valsnelheden blijken minder dan 2 biljoenste van een procent van elkaar te verschillen.

De satelliet met de vallende massa’s is in 2016 omhoog gestuurd door het Frans onderzoeksinstituut voor ruimtevaart ONERA. Het doel is een highhech versie van het valexperiment dat Galileo Galilei in de zeventiende eeuw uitgevoerd zou hebben. Toen zou de Italiaanse wetenschapper – volgens de overlevering vanaf de toren van Pisa – twee kogels met verschillende massa’s hebben laten vallen. Hiermee demonstreerde hij zijn theorie dat de versnelling waarmee objecten vallen niet afhankelijk is van hun massa. Later, in het begin van de twintigste eeuw, beschreef Albert Einstein dit fenomeen in meer detail in zijn algemene relativiteitstheorie.

Massa’s op de maan

Sindsdien is deze valversnellingtheorie herhaaldelijk succesvol getest. Zo liet Apollo 15 astronaut David Scott in 1971 tegelijkertijd een veer en een hamer vallen op de maan. Daar konden de voorwerpen naast een verschillende massa ook een verschillende vorm hebben doordat er geen luchtweerstand is die verschillend aangrijpt op verschillende vormen. Op opnames is te zien hoe de veer en de hamer tegelijkertijd het maanoppervlak raken, precies zoals de theorieën van Galileo en Einstein voorspellen.

Klompjes metaal

Maar al deze tests waren nog niet genoeg voor een internationale groep onderzoekers. Zij ontwikkelden een testsysteem in een satelliet. In het testapparaat, Twin-Space Accelerometer for Gravity Experiment (T-SAGE) genaamd, bevindt zich een klompje platina-rodium van een paar centimeter groot en een iets groter, maar lichter klompje titanium.

Terwijl de satelliet rondjes om de aarde draait, wordt nauwkeurig gemeten hoeveel kracht er nodig is om de klompjes metaal op hun plek te houden. Die kracht kan omgerekend worden in een valversnelling die de klompjes zouden ervaren als ze niet op hun plek gehouden werden.

Impressie van de MicroSCOPE-satelliet. Bron: CNES

Het T-SAGE-apparaat mat de vallende klompjes twee jaar lang met hoge nauwkeurigheid. Hun valversnelling bleek bijna identiek. In twee jaar was slechts een verschil van minder dan 2 biljoenste van een procent gezien, rapporteren de onderzoekers.

Geen nieuwe natuurkunde

De valversnelling van twee objecten is met dit experiment nauwkeuriger gemeten dan ook. Dat is nodig omdat theoretici voorspellen dat er mogelijk kleine afwijkingen zijn van de valversnellingstheorie. Volgens sommigen zouden die afwijking een verklaring kunnen geven voor het feit dat twee succesvolle theorieën – de algemene relativiteitstheorie en quantummechanica – niet volledig te verenigen zijn.

Volgens de onderzoekers is het gemeten verschil niet groot genoeg om te kunnen concluderen dat er afwijkingen zijn. Het valexperiment in de satelliet onderschrijft dus opnieuw het gelijk van Galileo en Einstein.

Echt zwaar
LEESTIP: Echt zwaar van Martijn van Calmthout bevat een toegankelijke geschiedenis van de theorieën over de zwaartekracht. Bestel dit boek in onze webshop.