In zijn nieuwste boek De olifant in het universum: donkere materie, mysterieuze deeltjes en de samenstelling van ons heelal vertelt wetenschapsjournalist en publicist Govert Schilling alles over een van de grootste onopgeloste mysteries in de hedendaagse astronomie. Van de eerste aanwijzingen voor donkere materie tot de huidige stand van zaken. Nederlandse innovaties blijken een belangrijke rol te spelen in deze intrigerende geschiedenis. En dat niet alleen, de sterrenkunde heeft over het algemeen meer invloed gehad op technologische innovaties dan we denken. Innovation Origins legt Schilling een aantal vragen voor.
Sterrenkunde vormt de katalysator voor vele wetenschappelijke ontwikkelingen en technologische innovaties. Zo tracht de Nederlandse onderzoeksorganisatie TNO de wetenschap vooruit te helpen via technologieontwikkeling voor astronomie. Wat is volgens u het belang van sterrenkunde voor wetenschap en innovatie?
“Astronomen en experimenteel natuurkundigen hebben altijd behoefte gehad aan extreem gevoelige en precieze meetapparatuur. Dit heeft meerdere malen tot belangrijke ontwikkelingen geleid. Ik noem een aantal interessante voorbeelden. In onze mobiele telefoons en digitale camera’s hebben we allemaal CCD-chips (charge-coupled device, red.) zodat we foto’s kunnen maken. Deze technologie is aanvankelijk voor militaire toepassingen ontwikkeld. Daarna is hij door sterrenkundigen opgepikt en zo sterk geperfectioneerd en verbeterd, dat we daar nu allemaal dagelijks gebruik van maken. Buiten het geheime militaire domein was de sterrenkunde dus de eerste die experimenteerde met lichtdetector-technologie en deze heeft doorontwikkeld.
Het tweede voorbeeld is ook een hele leuke, want veel mensen weten dit niet. Ons wifi-protocol is door radioastronomen bedacht en komt dus oorspronkelijk uit de radiosterrenkunde. De radioastronomen wilden graag uitvinden hoe je met kleine radio-ontvangers gecodeerde informatie kunt opslaan en overbrengen. Deze technologie ligt aan de basis van het wifi protocol zoals we dat nu kennen. Een andere bijzondere uitvinding betreft het World Wide Web. Dit komt bij het CERN in Genève vandaan.
De CCD-chips, wifi en het wereldwijde web zijn drie mooie voorbeelden van innovaties die groot zijn geworden dankzij de sterrenkunde. Hoewel ze oorspronkelijk zijn ontwikkeld voor toepassing binnen de sterrenkunde heeft een veel breder deel van de bevolking er nu baat bij.”
In uw nieuwste boek staat donkere materie centraal. Ondanks het ver ontwikkelde instrumentarium, tast de sterrenkunde op dit gebied – vrij letterlijk – nog altijd in het duister. Kunt u kort uitleggen wat donkere materie inhoudt?
“Je zou kunnen zeggen dat het de massa is die het hele universum bij elkaar houdt. Deze materie geeft met zijn zwaartekracht structuur, evolutie en samenhang aan het universum. Sterrenkundigen weten zeker dat deze materie niet kan bestaan uit de bekende deeltjes, zoals atomen en moleculen. Ook bestaat het niet uit zwarte gaten of uit sluiers van donker, intergalactisch gas. Dat maakt het raadsel zo groot. We kunnen meten dat het er is. Overal zie je de vingerafdrukken van de zwaartekracht van de donkere materie.
Maar we weten nog steeds niet wát het precies is. Niemand had verwacht dat het raadsel tot op de dag van vandaag onopgelost zou blijven. Het blijft een mysterie. Dat maakt het ook wel weer spannend. Er zijn nu bijvoorbeeld dwarsdenkers die zich afvragen of donkere materie überhaupt bestaat of dat er misschien iets ontbreekt aan ons beeld van de zwaartekracht. Dat zou natuurlijk helemaal spectaculair zijn. Misschien is er wel helemaal geen sprake van welke substantie dan ook.”
Waarom wilde u een boek schrijven over deze nog altijd ongrijpbare materie?
“De kwestie van donkere materie is een groot probleem in de sterrenkunde. Nog maar weinig mensen zijn zich hiervan bewust. Ik had een beetje de hoop dat er rond deze tijd misschien een revolutionaire doorbraak zou komen. Er zijn immers allerlei ontwikkelingen gaande. Zo zijn er nieuwe detectoren en nieuwe onderzoeksprogramma’s. Je weet zoiets natuurlijk nooit van tevoren maar het is wel een onderwerp dat op een scharnierpunt van zo’n ontwikkeling staat.
Er zijn een aantal instrumenten waarmee wetenschappers donkere materie proberen te vinden. Als dat de komende twee jaar niet gaat lukken, zitten we waarschijnlijk echt op een dood spoor. We kunnen die instrumenten niet nog gevoeliger maken. Wellicht moeten we dan concluderen dat we er nooit achter zullen komen of dat we helemaal in de verkeerde richting aan het zoeken zijn. Dus ja, het is een heikel item in de sterrenkunde. Maar ik zou het heel gaaf vinden als er binnenkort ontdekt wordt dat het allemaal heel anders zit dan we denken. Of dat er in ieder geval een oplossing komt.”
Begin twintigste eeuw waren er al aanwijzingen voor het bestaan van donkere materie. Toch is het bestaan ervan nog maar recentelijk erkend.
“Donkere materie is een oud mysterie waar astronomen al heel lang mee worstelen. Zoals ik in mijn boek beschrijf, speelden de Nederlandse astronomen Jacobus Cornelius Kapteyn en Jan Hendrik Oort, samen met de Zwitsers-Amerikaanse astronoom Fritz Zwicky, een belangrijke rol bij de eerste aanwijzingen. Ze beseften dat het heelal veel onzichtbaar spul bevat en probeerden de aard ervan te ontdekken. Hoewel hun bevindingen best overtuigend waren, konden de mensen er in die tijd nog niet zo veel mee. Door de Tweede Wereldoorlog heeft veel onderzoek bovendien heel lang stilgelegen.
Wat ook meespeelt is het feit dat het onderwerp lange tijd min of meer genegeerd is. Men richtte zich liever op zaken waar daadwerkelijk vorderingen mee gemaakt konden worden. Pas in de loop van de jaren 70 van de vorige eeuw werden de verre onderdelen van het heelal beter meetbaar. Toen konden we niet meer om het bestaan van donkere materie heen en gingen veel meer mensen zich hiermee bezighouden.”
U heeft voor het boek vele wetenschappers uit verschillende landen gesproken. Wie zijn de grote spelers op dit gebied?
“Als je puur kijkt naar het deelgebied van de donkere materie zijn het vooral de Verenigde Staten, Europa en China. Binnen Europa speelt Nederland nog steeds een belangrijke rol. Dat komt voor een deel doordat de radiosterrenkunde hier midden vorige eeuw tot ontwikkeling is gekomen.
Maar ook doordat er vanuit Nederland een enorme behoefte is aan internationale samenwerking. Kapteyn was hierbij een voorloper. Het resultaat is dat veel landen nu gebruik maken van onze high tech detectieapparatuur, zoals apparatuur voor ruimtetelescopen en ontvangers voor microgolfstraling. Nederland staat wat betreft toch wel in de top vijf met dit soort ontwikkelingen.
Stiekem vind ik het een leuk aspect van dit boek dat al die belangrijke Nederlandse bijdrages niet onderbelicht blijven. Ik heb het zeker niet aangedikt maar het gewoon benoemd zoals het is. Het boek is oorspronkelijk voor een Amerikaanse uitgever geschreven en het is mooi dat de Amerikanen – en hopelijk ook veel andere landen – op deze manier kennis maken met het grote belang van de Nederlandse sterrenkunde. Het komt echt niet allemaal uit Amerika.”
Heeft u het idee dat er misschien toch een oplossing binnen handbereik is, nu u al die verschillende wetenschappers heeft gesproken?
“Als ik heel eerlijk ben, heb ik er een hard hoofd in. Kijk, er zijn een aantal hele grote vragen in de wetenschap waar nog geen eenduidig antwoord op gevonden is. We weten bijvoorbeeld nog steeds niet precies hoe het heelal is ontstaan. En wat te denken van het bestaan van buitenaards leven? Daar wordt al heel lang over nagedacht en gespeculeerd. Donkere materie is ook een voorbeeld van zo’n grote vraag. Misschien blijven dergelijke raadsels nog wel tientallen jaren onopgelost.
Maar die grote vragen geven ondertussen wel richting aan ons onderzoek, als een soort stip op de horizon. Daardoor achterhalen we een heleboel andere dingen. Zo heeft de zoektocht naar buitenaards leven de afgelopen jaren veel kennis opgeleverd over de chemie tussen de sterren, over de geschiedenis van de planeten in ons eigen zonnestelsel en het bestaan van planeten bij andere hemellichamen. Hetzelfde geldt voor het onderzoek naar donkere materie. Dit is al veertig jaar in volle gang en misschien gaat het nog heel lang door. Het zou jammer zijn als we het uiteindelijk niet weten op te lossen maar die kans is wel aanwezig.”
De olifant in het universum
Fontaine Uitgevers
352 pagina’s
ISBN 9789464040975
Paperback € 25
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
