Uw profiel is aangemaakt

U heeft een e-mail ontvangen met een activatielink. Vergeet niet binnen 24 uur uw profiel te activeren. Veel leesplezier!

Hoe George Smoot de Heilige Graal vond

cultuur

SYBE RISPENS

Review

George Smoot en Keay Davidson Rimpelingen in de tijd - Een kosmisch avontuur Vert. Govert Schilling Bodoni, Baarn geill, 295 blz -¿ 55.

Met zijn fantastische inval stapte Lemaitre op een natuurkundeconferentie in Brussel op Albert Einstein af. Einstein reageerde ongebruikelijk bruusk en gromde: “Uw berekeningen zijn juist, maar uw natuurkundig inzicht is abominabel”.

In 1992 maakte de Amerikaanse astrofysicus George Smoot onderzoeksresultaten bekend die een-stevig bewijs leverden voor de hypothese van Lemaitre, die inmiddels de big-bang- of oerknal-theorie was gaan heten. Smoot en zijn team hadden voor het eerst in de geschiedenis een afbeelding weten te maken van het 'oeratoom', zoals dat er - op de astronomische tijdschaal gemeten - vlak na de big bang uitzag.

De resultaten werden binnen het eigen vakgebied juichend binnengehaald. Ook de internationale pers wilde niets missen van de ontdekking van de kosmische beginselen. Het nieuws was nog maar nauwelijks bekend of Smoot kreeg een flinke som geld aangeboden om zijn verhaal achter de 'ontdekking van de eeuw' op papier te zetten. Samen met de weten schapsjournalist Keay Davidson heeft Smoot dat inmiddels gedaan. Het resultaat is een verslag van zijn 27 jaar durende zoektocht naar iets wat hijzelf eens 'een soort kosmisch DNA' noemde. Het werk geeft een toegankelijk overzicht van de moderne astrofysische theorieen en een aardig inkijkje in de wereld van de big science rond een big bang.

De nieuwe meetgegevens die het team van Smoot had verzameld, waren niet de eerste empirische fundering voor de oerknal, maar wel een bewijs waar jarenlang reikhalzend naar was uitgezien. De eerste waarneming die voor de juistheid van de oerknaltheorie pleitte, werd begin jaren zestig toevallig gedaan. Tijdens proeven met een speciale antenne bleek steeds een hardnekkige en constante storing op te treden: het ging om een microgolfstraling die uit alle richtingen van de hemel scheen te komen. Het verschijnsel werd 'kosmische achtergrondstraling' gedoopt. De ontdekking daarvan was een belangrijke ondersteuning voor de oerknaltheorie, omdat die het bestaan van een straling voorspelde, die in alle richtingen van de hemel even sterk aanwezig zou moeten zijn. Inmiddels was het scenario van de geboorte van het heelal door vrijwel iedereen aanvaard (inclusief Einstein), en deze bestond nu niet meer uit een, maar uit twee scenes. In de eerste, die een fractie van een triljoenste deel van een seconde duurt, maakt het heelal een exponentiële uitdijing door. In deze 'inflatieperiode' groeit het heelal van de afmetingen van een atoomkern tot die van een tennisbal. De feitelijke oerknal vond, met andere woorden, overal tegelijkertijd plaats, zodat het 'nagloeien' ervan (de achtergrondstraling) ook uniform over de hemel verdeeld zou moeten zijn. In de tweede scene begint dan de 'normale' uitdijing.

De oerknaltheorie voorspelde nog iets, namelijk dat er in de achtergrondstraling minieme sterkteverschillen zouden moeten zijn. Als de straling werkelijk door ver weg gelegen gebieden in het heelal werd uitgezonden, dan is de straling die de aarde bereikt, bijna 15 miljoen jaar onderweg geweest. Daarmee geeft de straling een beeld van sterrenstelsels in een heel vroeg stadium van hun ontwikkeling. Kleine variaties in dit signaal zouden dan als het ware het DNA van het heelal in kaart brengen, het bewijs van de sterrenstelsels. Maar hoe meet je deze rimpelingen?

De ambitieuze deeltjesfysicus Smoot had al vroeg in de gaten dat er in de radioastronomie nog veel baanbrekend onderzoek gedaan kon worden. Hij kwam terecht in een project dat werkte aan de bouw van een Differentiele Microgolf-Radio-ontvanger, een instrument dat minieme verschillen in de achtergrondstraling tussen twee punten aan de hemel kan meten. Smoot wist hiermee in de jaren zeventig twee opmerkelijke resultaten te bereiken: hij ontdekte dat de straling aan een kant van de hemel iets warmer was dan aan de andere kant. Daaruit valt af te leiden, dat ons sterrenstelsel niet alleen om zijn eigen as draait, maar ook nog om een ver afgelegen middelpunt beweegt, net zoals de aarde om de zon. Bovendien was nu het bewijs geleverd dat de achtergrondstraling niet uit een nabijgelegen sterrenstelsel kwam, maar uit veel verder weggelegen gebieden, en dus inderdaad als een 'echo' van de oerknal beschouwd kon worden.

Dit was een fantastisch succes, maar nog altijd waren er geen 'rimpelingen' in de achtergrondstraling waargenomen. Het meten van deze variaties is dan ook geen kleinigheid. De prestatie is vergelijkbaar is met het verstaan van iemand die op kilometers afstand in een rumoerige mensenmassa iets staat te mompelen.

De oplossing kwam toen het team van Smoot in 1989 een supergevoelige satelliet voor het meten van differenties in de achtergrondstraling (de Cosmic Back ground Explorer, COBE) in een baan om de aarde kon brengen. Het kostte Smoot en zijn medewerkers nog drie jaar om uit de berg meetgegevens de zo fel begeerde 'rimpelingen' te destilleren. Het belangrijkste probleem was het opsporen van storingsbronnen: de aarde, de maan, de zon, planeten, sterrenstelsels en ook de apparatuur zelf zorgen voor ruis, waarin het signaal van de kosmische achtergrond straling is ondergedompeld. De ontdekking van de kosmische rimpelingen wordt nu algemeen gezien als een grote doorbraak in onze kennis van de kosmos.

Het beeld dat 'Rimpelingen in de tijd' van Smoot geeft, is dat van een patriottische Amerikaan met een enorme bezieling voor de astrofysica. Zoals dat bij astrofysici vaker voorkomt, wordt Smoot bij de verwoording van zijn geestdrift enigszins geplaagd door de eigenaardigheid om een deïstische metafoor in te zetten als adequaat cijfermateriaal even niet voorhanden is. Zo vergelijkt hij de ontdekking van de kosmische rimpelingen met het 'vinden van de Heilige Graal' en het 'oog in oog staan met God'.

In de vertaling van Govert Schilling komt echter ook het jongensachtige enthousiasme van Smoot goed over: je voelt gewoon hoe de bevlogenheid zover gaat dat al het andere er flink onder komt te lijden. Smoot geeft dit bezeten karakter van zijn werk toe, maar als hij dan even later denkt aan de moordende competitie binnen het vakgebied, rent hij alweer naar het volgende probleem.

Over de rivaliteiten tussen de wetenschappers, elk vechtend voor hun deel van de eer, laat Smoot zich slechts mondjesmaat uit. Maar afgaande op het verslag dat wetenschapsjournalist Marcus Chown van de ontdekking van het kosmisch DNA heeft gegeven ('Afterglow of Creation: From the Fireball to the Discovery of Cosmic Ripples', Arrow, Londen, 1993), is het er achter de schermen heet aan toegegaan. Astrofysici wijden hun leven nu eenmaal niet alleen aan het lezen van Gods handtekening, ze winnen ook graag een Nobelprijs.

Trouw.nl is vernieuwd. Vanaf nu is onbeperkte toegang tot Trouw.nl alleen voor (proef)abonnees.

Deel dit artikel

Advertentie

Wilt u dit artikel verder lezen?

Maak vrijblijvend een profiel aan en krijg gratis 2 maanden toegang tot Trouw.nl.

Het e-mailadres bij dit profiel is nog niet bevestigd. Een link om te bevestigen kun je vinden in je inbox.
Ben je de link kwijt? Vraag hier een nieuwe aan.

Ongeldig e-mailadres

Wachtwoord is niet correct

tonen

Wachtwoord komt niet overeen

tonen

U moet akkoord gaan met de gebruiksvoorwaarden

Wij gaan vertrouwelijk om met uw gegevens. Lees onze privacy statement.