Aantonen mysterieuze donkere materie mislukt

De kosmos moet ermee gevuld zijn: mysterieuze donkere materie die nauwelijks een wisselwerking vertoont met gewone atomen en moleculen. Ondanks gerichte zoekacties in deeltjeslaboratoria is het bestaan ervan nog nooit direct aangetoond. Ook onderzoekers van het gevoelige Xenon100-experiment in de Italiaanse Apennijnen erkennen nu dat zij met lege handen staan.

Beeld Thinkstock

Kosmologen leiden het bestaan van donkere materie af uit zwaartekrachtsmetingen. Sterren in de buitendelen van sterrenstelsels hebben te hoge baansnelheden. De afzonderlijke sterrenstelsels in zogeheten clusters - grote zwermen van stelsels - bewegen ook te snel. Het licht van ver verwijderde objecten wordt op een subtiele manier afgebogen en vervormd.

Dat zou allemaal veroorzaakt worden door de zwaartekracht van de donkere materie.

WIMP
De meeste natuurkundigen denken dat de donkere materie bestaat uit WIMPs - weakly interacting massive particles. Xenon100 probeert die WIMPs te vinden met een vat gevuld met 150 kilo vloeibaar xenon. Af en toe zal een xenon-atoom een wisselwerking vertonen met een WIMP en een klein lichtflitsje produceren. Tot nu toe is er echter niets gevonden, maakten astronomen vorige week tijdens een congres in Zwitserland bekend.

De Amerikaanse astronome Sandra Faber, donkeremateriegoeroe van het eerste uur, maakt zich nog geen zorgen. Volgens haar zijn er te veel aanwijzingen voor het bestaan van de donkere materie om het idee bij het grofvuil te zetten vanwege een mislukt experiment.
Verklaringen

Dwergstelsels
Veel delen van de donkerematerietheorie lijken niet te kloppen. Zo stelt de theorie dat het Melkwegstelsel door honderden of duizenden kleine dwergstelsels wordt omringd. Die zijn nooit gevonden. Bewegingen van sterren in de omgeving van de zon lijken ook niet door donkere materie te worden beïnvloed. Voor al die zaken kunnen verklaringen worden verzonnen, maar daarmee verliest het donkeremateriebouwwerk wel wat stevigheid.

Koren op de molen dus van de aanhangers van MOND (MOdified Newtonian Dynamics). Zij denken dat de zwaartekrachtmetingen niet per se wijzen op het bestaan van een onbekende materievorm, maar op onvolkomenheden in ons begrip van de zwaartekracht. Die zou bij zeer geringe versnellingen niet kwadratisch afnemen met de afstand, maar lineair.

MOND
MOND is het enige serieuze theoretische alternatief voor de donkere materie - daar zijn voor- en tegenstanders het wel over eens. Helaas kent ook MOND zijn zwarte zwaan: waarnemingen aan sommige botsende clusters van sterrenstelsels zijn met deze theorie niet goed te verklaren.

Het wachten is nu op de opvolger van Xenon100, Xenon1T geheten. Dat experiment werkt met een ton vloeibaar xenon en is duizend keer zo gevoelig. In 2015 moet het klaar zijn.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant 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 @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden