De kracht van ultrakoud

De peperdure deeltjesversnellers krijgen concurrentie. Met lasers kun je atomen afkoelen tot vlak boven het absolute nulpunt. Dat maakt supernauwkeurige metingen mogelijk, op een simpele laboratoriumtafel.

Martin Lewis Perl heeft een ambitieus plan. De 83-jarige Amerikaan wil het antwoord vinden op een van de grootste raadsels van de wetenschap: wat is ‘donkere energie’? Deze mysterieuze vorm van energie wordt verantwoordelijk gehouden voor de versnelde uitdijing van het heelal en is naar schatting goed voor driekwart van de energie-inhoud van ons universum, maar we hebben eigenlijk nog geen idee wat donkere energie precies is.

De gepensioneerde Perl heeft zijn sporen in de wetenschap ruimschoots verdiend. In de jaren zeventig ontdekte hij met de SLAC-versneller in Californië het tau-deeltje, een zwaardere variant van het elektron. In 1995 kreeg de fysicus hiervoor zelfs de Nobelprijs. Perl is dus geen onbekende in de wereld van de deeltjesversnellers en je zou verwachten dat hij de donkere energie ook in die hoek zou zoeken. Collega’s van Perl geloven namelijk dat de oplossing van dit duistere mysterie wellicht schuilt in nieuwe deeltjes uit de Large Hadron Collider (LHC) bij Genève, de grootste deeltjesversneller ter wereld.

Toch kiest de bejaarde wetenschapper in zijn zoektocht naar donkere energie niet voor het brute geweld van kilometerslange deeltjesversnellers. In plaats daarvan sluit hij zich aan bij een groeiend aantal collega’s dat gelooft in de kracht van kleinschalige, supernauwkeurige experimenten met ultrakoude atomen.

Om de effecten van donkere energie zichtbaar te maken, wil Perl koude cesiumatomen loslaten in een vacuümopstelling van anderhalve meter hoog. In deze zogeheten atoominterferometer vallen de atomen onder invloed van de zwaartekracht recht omlaag. Onderweg ondervinden de atomen mogelijk invloed van de donkere energie. Het effect van die invloed moet onderin de opstelling te meten zijn. Perl hoopt zo meer te weten te komen over de aard van donkere energie.

Dit is het eerste gedeelte van een artikel uit KIJK 8/2011, in de winkel van 1 juli tot en met 28 juli. De tekst werd geschreven door Tom Jeltes.

Meer informatie:

• University of Colorado: hoe werkt laserkoeling nu precies?
• arXiv.org: A terrestrial search for dark contents of the vacuum, such as dark energy, using atom interferometry
• Nobelprize website

Beeld: PTB