Razendsnelle opmars Chinezen bij speurtocht naar donkere materie

Westerse natuurkundigen zijn verbaasd over de razendsnelle opmars van de Chinezen op het gebied van de speurtocht naar zogeheten donkere materie. Op een conferentie in Sheffield presenteerde donderdag het nieuwe ondergrondse Panda-X experiment uit Jinping de eerste metingen, die nauwelijks blijken onder te doen voor Amerikaans en Europees werk. 'Dat gaat de komende jaren wat worden', zegt fysicus Auke Pieter Colijn van het Nikhef-deeltjeslab in Amsterdam vanuit Sheffield.

Beeld Panda-X, Xexon-1T en NASA

Donkere materie is een van de grootste raadsels van de natuurkunde. Volgens astronomen is meer dan een kwart van de massa die in sterrenstelsels zit, niet zichtbaar. Wat die massa is, in onduidelijk, en onderwerp van talloze theorieën over onbekende deeltjes. Fysici proberen zulke WIMPs te vangen in grote detectoren waarin ze nu en dan een lichtflits zouden kunnen geven. De detectoren worden diep onder de grond geplaatst in oude mijnen of andere tunnels, om andere kosmische straling af te schermen.

In andere experimenten wordt actief geprobeerd donkere materie te maken, bijvoorbeeld bij de botsingen van protonen in de grote LHC-deeltjesversneller in Genève. Ook aan boord van sommige kunstmanen speuren detectoren naar signalen die van donkere materie zouden kunnen komen.

Diepe zoutmijn

Donderdag meldde in Sheffield een van de grootste donkere-materie-experimenten ooit, LUX een diepe zoutmijn in Amerika, dat het in jaren meten geen enkel WIMP-achtig deeltje heeft waargenomen. Officieel heet het dat eventuele WIMPs dus minder zwaar of traceerbaar zijn dan LUX aankan. In dezelfde sessie had het Chinese Panda-X op basis van een maand meten een vergelijkbaar resultaat, met maar iets grotere onnauwkeurigheid. De aanwezige experts waren na afloop van de presentatie totaal verrast over de Chinese voortvarendheid en precisie.

Wat het negatieve resultaat betekent is onduidelijk, zegt donkere materie-expert Colijn. 'Het kan twee dingen betekenen. Of het is ongelofelijk moeilijk om donkere materie te vinden, ongeveer zoals het ooit een kwart eeuw duurde om het neutrino aan te tonen. Maar het kan ook betekenen dat er echt geen donkere materie bestaat en dat we een schim najagen.' Het is nu niet vast te stellen, welke van de twee opties aan de orde is. Doormeten, zegt Colijn, is de enige optie. 'En wie weet ziet Panda-X of een ander binnenkort opeens wel een signaal.'

Dat zegt ook CERN-fysicus Tristan Du Pré, die ondermeer onderzoek doet naar donkere materie. 'Het hele idee dat donkere materie dus heeft afgedaan, zoals ik her en der al lees, lijkt me voorbarig. Eerst maar eens afwachten wat andere experimenten laten zien.'

De Amsterdamse fysicus Auke Colijn is zelf nauw betrokken bij het nieuwe Xenon-1T experiment in Gran Sasso, Italië. Dat zoekt met een vat van een ton vloeibaar xenon naar sporen van inslaande donkere-materiedeeltjes. 'Onze gevoeligheid is hoger dan die van Panda-X, maar vermoedelijk moeten we wel langer meten om er alles uit te halen. We moeten opeens over onze schouder gaan kijken. Richting China, waar de budgetten geen issue lijken. Dat is hier wel anders.' Het Xenon-1T project gaat in het najaar de eerste meetseries doen, is de verwachting.

Beeld Xexon-1T

Donkere materie

Astronomen zijn ervan overtuigd dat er meer massa in het universum aanwezig is, dan ze aan sterren en nevels kunnen vinden. Het duidelijkst blijkt dat uit de draaiing van grote sterrenstelsels als de Melkweg. Die roteren zo snel dat de eigenlijk uit elkaar zouden moeten vliegen. Maar kennelijk is er massa die de boel met extra zwaartekracht bij elkaar houdt. Wat die donkere materie is, weet niemand, maar er zijn ideeen over alles van nieuwe krachtdeeltjes tot exotische gewone materie. Sommige astrofysici moeten helemaal niks hebben van onzichtbare materie; zij denken dat de wetten van de zwaartekracht op kosmische schaal niet helemaal juist zijn.

Clean Room Beeld NASA
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.