Stop de persen: Cern heeft deeltjes gevonden die sneller gaan dan het licht. Dat meldde het persbureau Associated Press vanavond. Als de meting van Cern klopt, legt dat een bom onder de moderne natuurkunde. Moeten we ons gaan opmaken voor een natuurkundige revolutie?

Een bekend adagium in de wetenschap luidt ‘buitengewone claims hebben buitengewoon bewijs nodig’ (vrij naar een citaat van de beroemde astronoom Carl Sagan). En de claim dat deeltjes sneller reizen dan het licht is zondermeer buitengewoon. Het bewijs is dat vooralsnog echter niet. Een overzicht van wat op dit moment bekend is.

Feiten
Eerst de feiten op een rijtje. Wetenschappers verbonden aan Cern menen dat zij deeltjes gevonden hebben die zestig nanoseconden eerder hun bestemming bereikten dan deeltjes die dezelfde afstand met de lichtsnelheid aflegden.

Eiwitten met een januskop
LEES OOK
Eiwitten met een januskop

De deeltjes waar het hier om gaat zijn neutrino’s, de meest ongrijpbare van alle bekende elementaire deeltjes. Neutrino’s vertonen vrijwel geen interactie met andere materie. Ze toch waarnemen gaat daarom alleen in gigantische, speciaal daarvoor gebouwde neutrinodetectoren.

Heeft deze detector voor het eerst deeltjes waargenomen die sneller gingen dan het licht?

Zestig nanoseconden
Eén zo’n detector staat in Italië en draagt de naam OPERA. Dat is de detector waarmee de onderzoekers claimen de sneller-dan-het-licht-neutrino’s te hebben waargenomen. De gemeten neutrino’s werden overigens gemaakt in Cern, vlakbij Geneve, zo’n 730 kilometer bij de detector vandaan.

De onderzoekers meldden dat hun experiment een foutmarge kent van tien nanoseconden. Dat maakt hun resultaat van zestig nanoseconden, zoals hier gemeten, niet alleen statistisch significant, maar onder normale omstandigheden ook ronduit keurig.

Einstein
Zoals u wellicht al vermoedt, zijn de omstandigheden hier echter niet normaal. De claim dat deeltjes sneller dan het licht kunnen reizen zou tenslotte een belangrijk fundament onder de huidige natuurkunde vandaan halen.

Volgens zowel Einsteins speciale als algemene relativiteitstheorie kan niets namelijk sneller gaan dan het licht – een resultaat dat Einstein in 1905 voor het eerst postuleerde en zich sindsdien keer op keer in experimenten heeft bewezen.

Overdoen
De onderzoekers zelf zijn zich dan ook bewust van de scepsis die hun resultaat zal ontvangen in de natuurkundige gemeenschap. Zij hebben daarom naar eigen zeggen het resultaat maandenlang uitvoerig bestudeerd, maar hebben daarin uiteindelijk geen fout kunnen ontdekken.

Zij vragen daarom nu de complete natuurkundige gemeenschap om gaten te prikken in hun resultaat en om het experiment nog eens over te doen en onafhankelijk te bevestigen, danwel ontkrachten. Tot die tijd weigeren de onderzoekers hun resultaat als zodanig te accepteren.

Kalmte
Wat op het moment nog onduidelijk is, zijn de details van het onderzoek. Terecht gaan links en rechts vragen op over de gebruikte methoden. Op zijn bekende wetenschapsblog Bad Astronomy, maant sterrenkundige Phil Plait zijn lezers dan ook tot kalmte.

‘Laten we een momentje nemen en hier rustig over nadenken’, schrijft Plait. Hij legt vervolgens uit dat de onderzoekers de snelheid uitrekenen door de afstand tussen de detector en Cern te delen op de gemeten reistijd. Wie dat tot op een nauwkeurigheid van 10 nanoseconden wil doen, moet volgens Plait echter wel héél secuur kunnen rekenen. Een verschil van slechts twintig meter zou het gemeten tijdsverschil al kunnen verklaren.

Plait meldt verder dat de onderzoekers – volgens een verhaal in Science Magazine – GPS hebben gebruikt om de posities te meten. Een meting waar op voorhand best tientallen nanoseconden aan onzekerheid in geslopen zouden kunnen zijn.

Artikel
Op het moment van schrijven, hebben de onderzoekers hun resultaten nog niet wereldkundig gemaakt. In de loop van de nacht van donderdag op vrijdag wordt echter een publicatie verwacht op de wetenschappelijke voorpublicatie-site arxiv.org. Hier kunt u zien of die publicatie op dit moment al verschenen is.

2007
Overigens is dit niet voor het eerst dat deeltjesfysici melding maken van deeltjes die sneller reizen dan het licht. In 2007 kwam een onderzoeksteam van het Amerikaanse Fermilab met soortgelijke resultaten op de proppen. Die meting kende toen echter een foutmarge die zo groot was, dat deze het resultaat effectief opslokte. Mede daarom verdween dat onderzoek al snel van de wetenschappelijke radar.

Tsunami
Datzelfde Fermilab is nu overigens wel de belangrijkste kandidaat om de resultaten uit Cern te verifiëren. Het enige andere instituut dat daartoe in theorie in staat is – het T2K-experiment in Japan – ligt tijdelijk stil vanwege de gevolgen van de aardbeving en tsunami van 11 mei.

Consensus
Of deze meting van Cern daadwerkelijk de hedendaagse natuurkunde op haar grondvesten zal doen schudden, is op het moment dus nog volstrekt onduidelijk. De consensus op internet lijkt te zijn dat er vooralsnog geen enkele reden is om al te opgewonden te raken.

Toch is dit huidige resultaat geen lariekoek – het feit dat het komt van een gerespecteerd onderzoeksinstituut en deeltjesfysici die weten waar ze mee bezig zijn, lijkt op voorhand een teken dat dit niet zomaar met een sisser af zal lopen. Binnenkort weten we ongetwijfeld meer.

Lees hier het Associated Press-bericht na.

Update: het artikel van de onderzoekers staat inmiddels online. U kunt hier de pdf van het onderzoek downloaden van voorpublicatiesite arxiv.org.