De verhouding tussen de massa’s van de bouwstenen van atomen blijkt onder extreme omstandigheden hetzelfde te zijn als op aarde.

Dat een getalletje dat wordt betiteld als ‘natuurconstante’ overal en altijd dezelfde waarde heeft, lijkt voor de hand te liggen. Toch zijn er theorieën die voorspellen dat sommige van dit soort getallen wel degelijk kunnen of zelfs moeten variëren. Helaas voor deze theorieën heeft een nieuwe test zoiets niet aan het licht kunnen brengen: de massa’s van protonen en elektronen blijken zich precies hetzelfde tot elkaar te verhouden op aarde als in het extreme zwaartekrachtsveld van een witte dwerg.

Dezelfde golflengte

Protonen zijn de positief geladen deeltjes die je terugvindt in elke atoomkern, elektronen de negatief geladen deeltjes die als het ware om zo’n kern heen zwermen. Een proton is maar liefst 1836,152672 maal zo zwaar als een elektron, weten we. Maar is dat altijd zo? Dat besloot een team van deels Nederlandse natuur- en sterrenkundigen te onderzoeken.

De wetenschappers keken naar het molecuul waterstof, dat twee protonen en twee elektronen bevat. Zo’n molecuul zendt licht uit met een heel specifieke golflengte; een golflengte die bovendien meeverandert als de massaverhouding tussen het proton en het elektron verandert. Het bleek echter dat waterstofmoleculen in het LaserLaB van de Vrije Universiteit Amsterdam (zie foto) licht uitzonden met dezelfde golflengte als waterstofatomen aan het oppervlak van witte dwergsterren.

Enorm zwaartekrachtsveld

Dat wil wel wat zeggen, want een witte dwerg is niet zomaar een ster: het is het overblijfsel van een niet al te zware ster, waarin een massa vergelijkbaar met die van de zon is samengedrukt tot een balletje met het formaat van de aarde. Hierdoor heerst aan het oppervlak van een witte dwerg een zwaartekrachtsveld dat maar liefst 100.000 keer zo sterk is als het veld waar wij hier mee te maken hebben. Maar dat enorme verschil heeft dus blijkbaar geen invloed op de golflengte van het door waterstofmoleculen uitgezonden licht.

Conclusie: áls de massaverhouding tussen elektronen en protonen al kan veranderen onder invloed van de zwaartekracht, dan is dat verschil zo miniem dat het zelfs niet te meten is als je die zwaartekracht met een factor 100.000 opkrikt. Oftewel: vooralsnog heeft het er alle schijn van dat in elk geval deze natuurconstante ook echt constant is. En dat biedt helaas nog geen ruimte voor allerlei spannende nieuwe theorieën.

Bronnen: Physical Review Letters, ArXiv.org, FOM

Beeld: LaserLaB Vrije Universiteit Amsterdam/Wim Ubaghs