Zwaartekrachttheorie wordt tegen het licht gehouden

De oude schoolboekenwijsheid dat een wattenbolletje in het luchtledige net zo snel valt als een loden bal, is mogelijk aan herziening toe. Franse onderzoekers beginnen binnen twee weken aan boord van een kunstmaan met een experiment dat zomaar een streep door de zwaartekracht-theorie van Einstein kan halen.

Beeld thinkstock

In het Microscope-project van ruimtevaartorganisatie CNES/Onera wordt met extreme precisie gekeken naar twee testmassa's in vrije val. Volgens de gangbare opvattingen in de natuurkunde maakt het niet uit dat de ene massa veel zwaarder is dan de tweede, ze zullen steeds keurig bij elkaar blijven. De Microscope kunstmaan kan met speciale technieken tot vijftien cijfers achter de komma controleren of dat uitgangspunt wel echt deugt.

Microscope werd al in april vanuit de lanceerbasis in Kourou, Frans-Guyana, in een baan om de aarde gebracht. Sindsdien is het instrumentarium uitgebreid getest, zegt project-manager Manuel Rodriguez bij Onera. 'Het is een laboratorium met veel ingewikkelde instellingen die we hebben moeten inregelen. Het meeste werk is nu gedaan.'

Half november valt het officiële besluit of de eerste metingen echt van start kunnen. De twee testmassa's, de een van plantina/rhodium en de ander titanium, worden steeds gedurende een maand geobserveerd terwijl ze vrij in de kunstmaan zweven. In totaal duurt het meetprogramma twee jaar. De resultaten, zegt Rodriguez, worden pas in 2019 gepubliceerd. 'Als alles goed gaat.'

Zware voorwerpen vallen even snel als lichte, leren we op school. In twee experimenten wordt het nog eens getest. Wat betekent het voor de natuurkunde als ze toch verschillen vinden?

Geen onderscheid tussen zwaartekracht en een versnelling

'Ik verwacht niet dat ze iets vinden, maar áls ze iets meten is het meteen gigantisch omdat het een uitgangspunt van de natuurkunde raakt', zegt theoretisch fysicus Jan Pieter van der Schaar van de Universiteit van Amsterdam. In Einsteins theorie van de zwaartekracht uit 1915 is een uitgangspunt dat er geen onderscheid bestaat tussen zwaartekracht en een versnelling, ongeveer zoals de passagier van een optrekkende lift zich even wat zwaarder voelt. Omgekeerd is er in vrije val geen enkele zwaartekracht.

Einstein vatte dat inzicht in een theorie van ruimte en tijd die alles van de oerknal en uitdijing van het heelal tot zwarte gaten beschrijft. Dat zou in principe allemaal ter discussie komen te staan als de equivalentie van versnellen en zwaartekracht niet exact is, zegt Van der Schaar.

Het Franse experiment is niet het enige dat aan de basis van de zwaartekrachtfysica morrelt. In Bremen worden met hetzelfde doel proeven voorbereid in de 150 meter hoge ZARN-valtoren. Daar zullen het komende jaar meetopstellingen met zware en lichte atomen in een schacht honderd meter vrij omlaag vallen, in de hoop verschillen in valgedrag te vinden. De Duitsers hopen een precisie van twaalf cijfers achter de komma te halen.

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.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden