Dankzij alcohol hebben wetenschappers kunnen vaststellen dat een natuurconstante 7 miljard jaar geleden net zo groot was als nu.

In KIJK 1/2013 vind je het artikel ‘Natuurconstanten van elastiek’. Hierin draait het om natuurconstanten die volgens bepaalde experimenten zouden variëren, iets wat grote gevolgen zou hebben voor de natuurkunde. Een van de besproken constanten is de verhouding tussen wat een proton en wat een elektron weegt. Dat getal, mu genaamd, zou volgens de Amsterdamse hoogleraar Wim Ubachs 10 tot 12 miljard jaar geleden 0,002 procent groter zijn geweest dan nu. (Oftewel: protonen waren toen ietsje zwaarder ten opzichte van elektronen dan tegenwoordig het geval is.) Gisteren publiceerde Ubachs in Science nieuwe resultaten over deze kwestie. De bottom line: mu lijkt 7 miljard jaar geleden niet anders geweest te zijn.

Simpele alcohol

Ubachs en collega’s kwamen daarachter dankzij het molecuul methanol; de simpelste vorm van alcohol. Schijn je licht op dat molecuul, dan absorbeert het uit dat licht bepaalde, specifieke golflengtes. De ‘grap’ is nu dat als mu verandert, sommige van die geabsorbeerde golflengtes flink verschuiven en andere juist nauwelijks.

Van dat gegeven maakten de onderzoekers gebruik door de Effelsberg-radiotelescoop (zie foto) te richten op een sterrenstelsel waarvan het licht 7 miljard jaar geleden richting aarde vertrok. Met andere woorden: dit stelsel zien we zoals het 7 miljard jaar geleden was en geeft ons dus een beeld van de toestand in het heelal destijds. In dit stelsel bevinden zich methanolmoleculen, die worden beschenen door radiostraling afkomstig van een nóg veel verder weg gelegen object. En die moleculen lieten niet het patroon zien dat je zou verwachten als mu destijds groter (of kleiner) was dan nu, zo ontdekte het team van Ubachs. Er waren dus niet sommige door het methanol geabsorbeerde golflengtes flink verschoven, terwijl andere op hun plek waren gebleven.

Wat dit betekent voor de verhouding tussen de proton- en de elektronmassa? Dat die, áls hij 7 miljard jaar geleden al anders was, het verschil tussen toen en nu kleiner moet zijn geweest dan een honderdduizendste van een procent. Oftewel: mu was nagenoeg hetzelfde. En kan het dan toch zo zijn dat de constante 10 à 12 miljard jaar geleden wél meer afweek van de huidige waarde, zoals eerdere resultaten van Ubachs leken te impliceren? Tja, in principe wel, als je aanneemt dat mu in de eerste paar miljard jaar na de oerknal kon variëren, maar op een gegeven moment – vóór 7 miljard jaar geleden – ‘bevroor’ op de huidige waarde.

Verlanglijstje

Om verder te onderzoeken of mu verandert of niet, wil Ubachs wil meer metingen doen aan methanol met betere radiotelescopen, zo laat hij per mail weten aan KIJK. Vooral de ALMA-telescoop in de Chileense Atacamawoestijn staat hoog op zijn verlanglijstje. Ook wil hij nog dieper het heelal in kijken (en dus nog verder het verleden in), om te zien wat het waterstof aldaar te zeggen heeft over de massaverhouding tussen het proton en het elektron.

Bronnen: Science, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, FOM

Beeld: Paul Jansen