Oerknal kookte niet, denkt Duits-Hongaarse computer

De overgang van de quarksoep van vlak na de oerknal naar de vorming van echte materie, iets later, is geen woest kookproces geweest maar een geleidelijke overgang....

Duitse en Hongaarse natuurkundigen maken dat op uit nieuwe berekeningen die ze deze week publiceren in het weekblad Nature (12 oktober). Daarbij gebruikten ze voor het eerst de bekende massa's van quarks, in plaats van puur theoretische uitgangspunten.

In het vroege heelal waren volgens de oerknaltheorie alleen quarks en gluonen aanwezig, die bij temperaturen boven de 10 miljard vrij door elkaar bewegen. Daalt door de expansie van het heelal onder die temperatuur, dan beginnen de quarks en gluonen aan elkaar te klitten en de eerste kerndeeltjes als protonen en neutronen te vormen.

In hedendaagse kerndeeltjes zoals protonen en neutronen zijn quarks in onlosmakelijke drietallen samengepakt.

Theoretici wisten tot nog toe niet goed hoe die overgang eruit gezien moet hebben. Was het een overgang die leek op koken: bellen materie in een zee van quarks en gluonen, een zogeheten eerste-orde faseovergang? Of een gladde, uniforme verschuiving van oersoep naar deeltjes, zonder echte faseovergang?

Uit de berekeningen van een team Duitsers en Hongaren van de Universiteiten van Wuppertal en Boedapest, blijkt nu het laatste. De dichtheid van de materie in het oerheelal was zo hoog dat het proces zich gelijkmatig voltrok bij 10 miljard graden. Zonder borrelen, schrijft de Amerikaanse Nobelprijswinnaar Frank Wilczek in een enthousiast commentaar in Nature.

Wel waarschuwt hij dat met de huidige quarkmassa's geen faseovergang kan hebben plaatsgevonden, maar dat er ook theoretici zijn die denken dat die massa's niet altijd dezelfde zijn geweest. In dat geval zouden anderssoortige faseovergangen wel kunnen optreden.

Wilczek geeft ook meteen aan dat het vooral voor theoretici spannend is. Het verschil tussen een afkoelende oerknal met en zonder fase-overgang leidt niet tot waarneembare verschillen aan de hemel, bijvoorbeeld in de achtergrondstraling van 3 graden Kelvin, die met radiotelescopen nog steeds zichtbaar is. Metingen met de COBE-kunstmaan aan die straling vielen vorige week dinsdag de Nobelprijs voor Natuurkunde ten deel.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden