Een bizarre quantummechanische toestand die Albert Einstein in de jaren twintig voorspelde, staat op het punt om zijn eigen zwaartekrachttheorie op de proef te stellen. Tienduizend atomen moeten tijdens een vrije val het bewijs leveren.
Het standaardexperiment dat vrijwel elke middelbare scholier heeft gezien, toont het klip en klaar aan: in een vacuüm omgeving valt een donzen veertje net zo snel als een loden kogel. Maar volgens Newtons zwaartekrachtwet is de aantrekkingskracht tussen de aarde en de kogel toch groter dan die tussen de aarde en het veertje, zou je denken?
Ja, dat klopt, maar tijdens de val wordt dat tenietgedaan doordat de kogel zich sterker verzet tegen een versnelling dan het veertje. Volgens de tweede wet van Newton is massa immers ook traag: je trekt een lichte racefiets veel gemakkelijker op gang dan een volgeladen bakfiets. Het gevolg is dat de kogel, het veertje en ook alle andere massa’s in vacuüm tegelijk op de grond terechtkomen wanneer je ze tegelijk laat vallen. Dit heet het equivalentieprincipe.
Ondanks de overduidelijke conclusie van het middelbare-schoolexperiment zijn er toch natuurkundigen die twijfelen of alle massa’s − van heel groot tot heel klein − in vacuüm wel even snel vallen. Hun twijfel wordt gevoed door nieuwe theorieën die proberen de natuurwet die op astronomische lengteschalen domineert, de wet van de zwaartekracht, te combineren met de natuurwetten die de wereld van de atomen en de elementaire deeltjes domineert, de quantummechanica.
Hoewel dat tot nu toe niet is gelukt en deze theorieën nog in de steigers staan, lijken ze kleine afwijkingen van het equivalentieprincipe te voorspellen. Misschien pas in de vijftiende decimaal na de komma, maar ja: een afwijking is een afwijking. En dan zou de natuur toch iets anders in elkaar zitten dan we tot nu toe dachten.
Dit is het eerste gedeelte van een artikel uit KIJK 12/2010, in de winkel van 22 oktober tot en met 18 november. De tekst werd geschreven door Bennie Mols.
Meer informatie: