Het raadsel van de donkere materie

De mysterieuze donkere materie in het heelal bestaat misschien niet uit onbekende elementaire deeltjes, maar uit superzware kogels met afmetingen van minder dan een millimeter tot misschien wel een paar meter.

Beeld anp

'Stel je fietskogeltjes voor met een massa van 1 miljoen ton', zegt theoreticus Glenn Starkman van de Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio, die in een nieuw artikel het idee van zogeheten 'macro's' uitwerkte met zijn promovendus David Jacobs.

Haast niemand twijfelt aan het bestaan van donkere materie - de zwaartekrachteffecten zijn overal in het heelal merkbaar. Maar geen mens weet om wat voor spul het gaat. Populaire kandidaten zijn hypothetische elementaire deeltjes met fraaie namen als WIMPs en axionen, maar daar is in deeltjesversnellers en ondergrondse laboratoria nog nooit een spoor van gevonden, ondanks jarenlange zoekacties.

Tijd voor een frisse kijk, aldus Starkman en Jacobs. Want kan de donkere materie toch niet gewoon bestaan uit deeltjes die we al kennen uit het succesvolle Standaardmodel van de natuurkunde? Nee, luidde het antwoord altijd: zulke grote hoeveelheden 'gewone' deeltjes zouden van invloed zijn geweest op kernfusiereacties vlak na de oerknal, met meetbare gevolgen voor de samenstelling van het heelal. Maar volgens de twee Amerikanen kan het wél, als de macro's maar vroeg genoeg zijn ontstaan, binnen de allereerste fractie van een seconde na de oerknal, en als ze grote hoeveelheden 'vreemde quarks' bevatten.

De zoveelste vergezochte noodgreep?

Complete sterren of planeten van de hypothetische macro dark matter kunnen dus niet bestaan, maar in het Melkwegstelsel kunnen wel talloze microbolletjes, kogeltjes en bowlingballen rondzweven. Koud en donker, en met ongeveer dezelfde extreem hoge dichtheid als een atoomkern. 'Ze zijn volmaakt bolvormig en glad, misschien weerspiegelen ze de sterrenhemel', aldus Starkman.

De grote exemplaren zijn zeldzamer dan de kleintjes. Heel af en toe kan een macro ter grootte van een speldenknop met de aarde in botsing komen. De dichtheid van de aarde is echter veel te gering om hem af te remmen of te stoppen, dus hij schiet er gewoon dwars doorheen, als een geweerkogel door een wolk. Starkman: 'We zullen slimme methoden moeten bedenken om ze te detecteren.'

Gaat het om de zoveelste vergezochte noodgreep om het raadsel van de donkere materie op te lossen? Volgens Starkman is van wanhoop geen sprake. 'Je moet eenvoudigweg alle mogelijkheden serieus onderzoeken; zo werkt wetenschap. Het mooie van ons voorstel is dat we gewoon toekunnen met het bestaande Standaardmodel.'

Theoretisch fysicus en donkerematerie-expert Gianfranco Bertone van de Universiteit van Amsterdam zegt Starkmans artikel met plezier te hebben gelezen. 'Het is een interessant resultaat en ik verwacht de komende tijd nog wel meer van dit soort 'terug naar af'-analyses, zeker als bestaande en geplande donkere materie-experimenten niets blijven opleveren. De grote uitdaging is natuurlijk hoe je dit soort ideeën kunt testen.'

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