Een ontiegelijk zwak krachtje

De natuur zit vol met subtiele evenwichten. Kleine verschuivingen kunnen onze leefomgeving drastisch veranderen. Vandaag: wat als de zwaartekracht groter of kleiner zou zijn?

Het is de oudste constante uit de natuurkunde, maar ook nog steeds de meest onbekende. Terwijl de constante van Planck tot vele cijfers achter de komma vastligt, moet die van Newton, voor de zwaartekracht, het doen met een deerniswekkende onzekerheid.

Maar misschien moeten we zeggen: moest. Want dit voorjaar maakten Amerikaanse fysici bekend dat ze Newtons constante, meestal aangeduid met G, niet met twee, maar met vier cijfers achter de komma nauwkeurig kenden. Dat begint erop te lijken, al kunnen de meeste constantes bogen op een stuk of tien zekere cijfers.

Er is één belangrijke oorzaak voor de relatief grote onzekerheid van G: we hebben zelden te maken met de zwaartekrachtconstante alleen, bijna altijd is de zwaartekracht zelf het gegeven. Deze kracht wordt bepaald door vier factoren: de massa van de aarde, de massa van een voorwerp óp de aarde, de straal van de aarde en natuurlijk G zelf.

Als je de constante in zijn pure vorm wilt achterhalen, moet je eigenlijk niet de zwaartekracht meten, maar de aantrekkingskracht tussen twee gewichten met een bekende massa. De aardmassa, met zijn onduidelijke omvang, is geen geschikte kandidaat. Voer je een nauwkeurige meting uit met twee bekende gewichten, dan blijkt dat de aantrekkingskracht daartussen niet veel voorstelt. De gravitatie is in feite een ontiegelijk zwak krachtje. Toen de Amerikanen met hun precisiemetingen bezig waren, kregen ze telkens een andere waarde voor G. De oorzaak: het gazon bij hun lab werd 's ochtends gesproeid en die watermassa was voldoende om de metingen te verstoren.

Daaruit volgt al dat voor dit aardse bestaan de exacte waarde van G er niet zo toedoet. Natuurlijk, maak G tweemaal zo groot, en alles wordt hier tweemaal zo zwaar. Een ritje naar de supermarkt kost dubbel zoveel energie, maar daar staat tegenover dat de auto veel meer grip op de weg heeft. Maar om hier op aarde net zo te kunnen rondhupsen als Neil Armstrong ooit op de maan deed, zou de constante met een factor zes omlaag moeten.

Nee, voor de grote gevolgen van het sleutelen aan G moeten we naar de wereld van het hele grote: de kosmos. Zo leert de derde wet van Kepler dat de omlooptijd van onze planeet aan G is gerelateerd. Maak de laatste een procentje groter en een jaar duurt al gauw een paar dagen korter. Ook sterren leven bij de zwaartekracht. Het gewicht van de buitenste lagen zorgt er immers voor dat het binnenste heet genoeg wordt voor een kernfusie, en dus voor bijvoorbeeld onze zonnewarmte.

Maar echt kantje boord is de waarde van G voor de allergrootste schaal: het universum. Dat dijt al zo'n 15 miljard jaar na de Big Bang uit en de grote vraag is of het daar eeuwig mee doorgaat. Het ziet ernaar uit dat de uitdijingssnelheid vrijwel in balans is met de massadichtheid die het zaakje bijeen moet houden. Ofwel: de uitdijing komt wellicht langzaam tot stilstand. Als dat zo is, zou een iets grotere G enorme gevolgen hebben. Dan draait de uitdijing op een gegeven moment om en eindigt alles in de Big Crunch.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden