Axionen blijken meetfout

Axionen blijken meetfout
Kennislink, 21 nov 2007
Er zit tot tien keer zoveel materiaal in het heelal dan we kunnen zien. Sterrenkundigen spreken van donkere
materie: onzichtbaar, ontastbaar, maar wel zwaar genoeg om sterrenstelsels bijeen te houden. Een Italiaans
laserexperiment leek sporen van donkere materie-deeltjes te produceren, maar vervolgonderzoek laat de
axionen in rook opgaan.
Franse natuurkundigen hebben de hoop van talloze sterrenkundigen aan duigen gegooid. In het Italiaanse PVLAS-experiment
waren sporen gevonden van axionen, onzichtbare deeltjes die als spoken door normale materie bewegen. Ze zijn een prima
kandidaat voor de donkere materie die volgens sterrenkundigen 90% van de massa in het heelal uitmaakt. Slechts 10% van alle
zwaartekracht kan worden herleid tot het bouwmateriaal van normale sterren en planeten. Cécile Robillard van de Franse
Universiteit van Toulouse controleerde de metingen van de PVLAS-groep (Polarisatie van het Vacuüm met een LASer), maar
kon bij hogere nauwkeurigheid geen spoor van de voorspelde axionen vinden. Waarschijnlijk was de eerdere vondst een
meetfout. Robillard's groep publiceerde die conclusie in de prestigieuze Physical Review Letters.
Donkere materie in actie. In dit spiraalstelsel - NGC 4414 - en vele andere sterrenstelsels draaien sterren zo snel om de kern van het
stelsel dat ze eigenlijk uit de bocht moeten vliegen. Alleen extra zwaartekracht kan de sterren vasthouden, maar er zit niet genoeg
zichtbare massa in de stelsels om die zwaartekracht op te wekken. Onzichtbare maar zware donkere materie van onbekende
samenstelling houdt de sterrenstelsels bijeen.
bron: AURA / STScI / NASA.
PVLAS maakte haar axion-waarneming al in 2005 bekend. De onderzoekers bekeken of de polarisatie van lichtstralen draait als
ze door sterke magneetvelden reizen. Lichtgolven trillen altijd in een bepaalde richting. Die polarisatierichting kan draaien door
samenspel met andere materie én een magneetveld. In een vacuüm zou zelfs het PVLAS-magneetveld met 100.000 keer de
sterkte van het aardmagneetveld dus niets moeten veranderen. Maar de onderzoekers zagen een minieme verschuiving. Alsof
lichtgolven van onzichtbaar deeltjes kaatsten en daardoor iets anders trilden. Axionen, één van de theoretische verklaringen
voor de missende massa van het heelal, zouden de juiste eigenschappen hebben om de meting te verklaren.
Door de muur
Door een stap verder te gaan hoopte Robillard's team de vondst van axionen te bevestigen. Als licht met axionen kan botsen, kan
het ook al zijn energie eraan overdragen. Lichtdeeltjes veranderen dan in axionen. In hun nieuwe experiment beschrijven de
Fransen een manier om licht dwars door een muur te stralen: een magneetveld vlak voor de muur verandert een deel van het
licht in de spookdeeltjes en achter de muur verandert een tweede magneetveld de axionen weer in licht. Licht dat door de muur
komt moet dan wel door de donkere materie-deeltjes zijn overgedragen. Maar Robillard zag alleen de ruis van haar
meetinstrumenten.
Axion-experiment van Cécile Robilliard. In de blauwe buis loopt een laserbundel door een vacuüm en door een sterk magneetveld. Een
deel van het licht zou volgens voorspellingen in onzichtbare axionen veranderen, die dwars door de 15 cm. dikke aluminum muur
schieten. Een magneetveld aan de andere kant van de muur moest de donkere deeltjes terugveranderen in licht, maar het experiment
leverde geen overtuigend bewijs van axionen op.
bron: Cécile Robilliard et al.
Terug naar af
"De PVLAS-groep heeft haar claim van 2006 ondertussen teruggetrokken en met onze nieuwe metingen erbij zijn we echt terug
bij af", concludeert de Franse onderzoekster. "Voor zover ik begrijp, is er geen reden meer om naar axionen met deze specifieke
eigenschappen te zoeken." Wel blijft het mogelijk dat er axionen met iets andere massa en gevoeligheid voor licht of normale
materie bestaan. Kernreacties in de zon zouden zulke axionen aan kunnen tonen, maar een experiment dat zulke axionen 'ziet' is
nog niet gebouwd. Voorlopig blijft donkere materie onzichtbaar.
Meer over axionen
Results question merit of axion experiments (Engels)
Axions not cause of unexpected observation (Engels)
Optical rotation sheds light on vacuum (Engels, technisch)
Meer over donkere materie
Donkere materie bij Wikipedia
Donkere materie gespot? (Kennislinkartikel)
Het heelal is zoek - of we begrijpen het niet (Kennislinkartikel van Govert Schilling)
Mysterieuze materie wiedt dwergstelsels (Kennislinkartikel)
Onzichtbaar skelet draagt bijna alle sterren (Kennislinkartikel van Govert Schilling)
Kosmologen tasten in het duister (Kennislinkartikel van Govert Schilling)
Donkere materie lijkt erg stabiel (Kennislinkartikel van Eddy Echternach)