Kunnen we het einde van het heelal bestuderen?

Jean-Paul Keulen

12-04-2022 16:00:00

higgsveld

In theorie kan het heelal op elk denkbaar moment ten onder gaan. Natuurkundigen denken dat samensmeltende zwarte gaten ons een voorproefje kunnen geven van die rampzalige gebeurtenis.

Je zou er zomaar van wakker kunnen liggen. Elk moment kan het heelal ten einde komen. Nu bijvoorbeeld. Oké, toch niet. Nu dan? Weer niet. Phew. Misschien hebben we zelfs nog tot het eind van dit artikel. Of, wat waarschijnlijker is, nog zo’n 100 miljoen miljard miljard miljard jaar. Maar feit blijft: op elk moment is er een minuscule kans dat het universum er de brui aan geeft.

Lees ook:

Waar dat voor de gemiddelde heelalbewoner zal klinken als een punt van zorg, zijn natuur- en sterrenkundigen vooral razend geïnteresseerd in dit verschijnsel. Want stel nu dat het gemiddeld langer of juist korter duurt voordat het heelal op deze manier komt te overlijden. Dan zou dat kunnen wijzen op nieuwe deeltjes of natuurkrachten.

Maar ja: hoe bestudeer je een verschijnsel dat waarschijnlijk nog onvoorstelbaar lang op zich laat wachten – en dat, áls het een keer plaatsvindt, gelijk alle leven in het heelal uitroeit? Door te kijken naar botsingen tussen zwarte gaten, stelt de Georgische natuurkundige Mariam Chitishvili samen met drie collega’s in een recent artikel.

Opgeslokte belletjes

Even een stapje terug: waarom zou het elk moment gedaan kunnen zijn met het heelal? Dat heeft te maken met het alomtegenwoordig higgsveld, dat de deeltjes in ons heelal hun massa’s geeft. Dat veld is namelijk niet stabiel: het kan zomaar een andere, lagere waarde aannemen. En dat, zo schrijft wetenschapsjournalist Ans Hekkenberg in haar boek R.I.P. Heelal, zou geen goed nieuws zijn. “In feite worden natuurwetten weggevaagd en maken ze plaats voor nieuwe. Deeltjes die voorheen samenplakten tot atomen vallen uiteen. Chemische reacties die leven mogelijk maakten, komen te vervallen. Geen mens zal deze grondige reorganisatie van de natuur overleven.”

Nu is de kans dat die ramp nú plaatsvindt zoals gezegd bizar klein. Maar hoe klein precies, dat hangt van allerlei dingen af. “Als er bijvoorbeeld een deeltje blijkt te bestaan dat zwaarder is dan het zwaarste deeltje dat we nu kennen, de topquark, dan zal dat de kans dat het higgsveld een andere waarde aanneemt waarschijnlijk vergroten”, mailt Chitishvili. “Maar er kan ook een kracht zijn die het heelal juist stabieler maakt.”

Om dat soort mogelijkheden te onderzoeken, gingen Chitishvili en haar collega’s op zoek naar omstandigheden waaronder het higgsveld naar een lagere waarde kukelt zónder dat gelijk het hele heelal eraan gaat. Die omstandigheden tref je bijvoorbeeld aan bij een zwart gat; een extreem compact astronomisch object waaraan niets kan ontsnappen, zelfs licht niet. Net buiten de grens van zo’n gat ontstaan naar verwachting kleine belletjes waarin het higgsveld is vervallen – maar die belletjes worden vervolgens gelijk door hetzelfde zwarte gat opgeslokt.

higgsveld
Het higgsveld, dat deeltjes hun massa geeft, zoekt uit zichzelf de laagst mogelijke energie op. Momenteel bevindt het zich in een ‘energieputje’ dat weliswaar een lage waarde heeft (rechts), maar niet de laagst mogelijke waarde (links). En dankzij de quantummechanica kan het higgsveld op elk moment van het ondiepe naar het diepe putje ’tunnelen’. © STANNERED/CC BY 2.5, iStock/Getty Images

Verdampende gaatjes

Fijn voor ons, dat zwarte gaten de belletjes die ze doen verschijnen ook weer uit de weg ruimen voordat ze de natuurwetten kunnen herschrijven – maar jammer voor nieuwsgierige fysici? Normaal gesproken wel, ja. Maar stel nu dat twee zwarte gaten naar elkaar toe bewegen om vervolgens samen te gaan. Dan kunnen er in de aanloop naar zo’n botsing in de ruimte tússen die twee gaten belletjes ontstaan waar zowel het ene als het andere zwarte gat aan trekt – en die daardoor niet ogenblikkelijk in een van beide gaten verdwijnen. Dan hebben we dus een tijdelijk voorbeeld van de fatale toestand waar ons heelal ooit, in de verre toekomst, in zal belanden. (Of misschien wel… Nú! Of nú!)

Volgende vraag is hoe we iets over die toestand te weten kunnen komen. Volgens Chitishvili en haar team kan dat doordat de belletjes tussen de twee samensmeltende zwarte gaten zelf minuscule zwarte gaatjes kunnen vormen. Gaatjes die gelijk weer verdampen doordat ze – zo nemen natuurkundigen aan – zogenoemde hawkingstraling uitzenden, een verschijnsel voorgesteld door de in 2018 overleden natuurkundige Stephen Hawking. En die straling zouden we kunnen waarnemen, bijvoorbeeld met de ruimtetelescopen Swift, Fermi en INTEGRAL.

Maareh… Als tussen twee zwarte gaten kleine belletjes ontstaan met een vervallen higgsveld, kleven daar dan geen gevaren voor ons aan? “We weten dat dit soort belletjes, als ze eenmaal zijn ontstaan, heel snel gaan groeien”, zegt wis- en natuurkundige Ruth Gregory op de site van New Scientist. “Dan zou het kunnen gebeuren dat ze niet in een van beide zwarte gaten vallen, maar uitdijen om vervolgens het heelal te vernietigen.” Chitishvili bevestigt dat: “Er kan een scenario zijn waarin dat mogelijk is; zeker.”

Oké, dus botsende zwarte gaten kunnen die minuscule kans dat ons heelal vergaat een stuk groter maken? Mwa… Feit blijft dat er de afgelopen miljarden jaren al heel wat zwarte gaten op elkaar zijn gebotst en het universum er nog steeds is. Blijkbaar is dus de kans dat alles wat we kennen zo aan zijn eind komt vrij klein. Al kan het natuurlijk ook zo zijn dat we gewoon een heleboel geluk gehad hebben – en wie weet komt daar wel nú een einde aan. Of nú! Of nú!

Deze Far Out staat ook in KIJK 3/2022

Bronnen: ArXiv.org, IOPscience

Beeld: TAKE 27 LTD/SPL/ANP

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE






Meer Artikelen