Al decennia wordt er gewerkt aan de snaartheorie, maar experimenteel bewijs is er niet voor gevonden. De LHC heeft daar in 2010 nog geen verandering in weten te brengen.

In de snaartheorie worden deeltjes voorgesteld als minuscule, trillende snaartjes; de manier waarop zo’n snaartje trilt, bepaalt wat voor deeltje het is. Daarmee is het een theorie die alle deeltjes en krachten herleidt tot één principe; voor veel natuurkundigen een erg prettig idee.

Maar om de snaartheorie te laten werken, zijn er wel wat dingen nodig die we nog niet hebben ontdekt. Zo vereist deze theorie zes of zeven extra ruimtelijke dimensies, naast de drie dimensies die we in het dagelijks leven ervaren. Die extra dimensies zouden dan op heel kleine schaal zijn opgerold, waardoor we er gewoonlijk niets van merken. Verder gaan de versies van de snaartheorie waar nu aan wordt gewerkt uit van het bestaan van supersymmetrie, een theorie waarbij alle deeltjes voorzien zijn van een zwaardere ‘superpartner’. Maar de LHC, CERNs nieuwste en krachtigste deeltjesversneller, heeft tot nu toe geen aanwijzingen gevonden voor deze twee snaartheorie-ingrediënten.

Om met die extra dimensies te beginnen: in tegenstelling tot allerlei paniekzaaiers zijn er veel natuurkundigen die hopen dat in de LHC kleine zwarte gaten ontstaan. Het idee is namelijk dat de zwaartekracht ‘weglekt’ in de extra dimensies van de snaartheorie. Bij de hoge energieën die optreden als in de LHC protonen tegen elkaar botsen, zou deze weggelekte zwaartekracht wél een rol spelen. De zwaartekracht zou hierdoor onder LHC-omstandigheden zo sterk kunnen worden, dat er, heel kortstondig, heel kleine zwarte gaten ontstaan.

Maar helaas, deze zwarte gaatjes zijn nog niet opgedoken in de LHC, en daarmee is er ook nog geen bewijs voor hogere dimensies. Wat overigens niet betekent dat die hogere dimensies er niet zijn; alleen dat, áls ze er zijn, ze moeilijker te vinden zijn dan sommigen hoopten.

Dan supersymmetrie, de theorie die stelt dat deeltjes beschikken over nog niet ontdekte, zware partnerdeeltjes. Helaas: ook op dat gebied heeft de LHC nog geen bemoedigende resultaten voor snaartheoreten. Onlangs presenteerden wetenschappers van de detector CMS hun bevindingen op CERN, en daaruit blijkt dat er inmiddels flink wat (relatief lage) energieën zijn waarbij in elk geval géén supersymmetriedeeltjes zijn te vinden.

De Amerikaanse wiskundige Peter Woit, die al jaren roept dat het werk aan de snaartheorie een heilloze weg is, schreef daarom een blogbericht met de kop ‘String theory fails another test’. Onder meer zegt hij dat “als je denkt dat snaartheorie supersymmetrie bij lage energieën voorspelt, dit een serieuze mislukking is”. Natuurkundige Jan de Boer (Universiteit van Amsterdam) is daar niet van onder de indruk. “De snaartheorie voorspelt helemaal niet dat supersymmetrische per se bij heel lage energieën voorkomt”, zegt hij. “De LHC-metingen tot nu toe leveren dan ook geen probleem voor de snaartheorie op.”

Maar, zo zegt De Boer: “Bij de LHC is inderdaad nog niets ‘spectaculairs’ gevonden wat wijst op ofwel extra dimensies, ofwel supersymmetrie, ofwel iets anders wat niet in het standaardmodel voorkomt. Tot nu toe klopt alles keurig met het standaardmodel. Misschien zijn er een paar kleine afwijkingen, maar niets wereldschokkends.”

Kortom, afwachten of daar de komende jaren verandering in gaat komen. Zo niet bij de energieën die de LHC momenteel aftast, dan misschien bij de hogere energieën die daarna in beeld komen.

Voor meer over de snaartheorie en de zoektocht naar een ‘theorie van alles’, zie het openingsartikel van KIJK 2/2011!

Bronnen: New Scientist, Not Even Wrong, CMS

Beeld: CERN