20 november 2018

Nee, de zwaartekracht is niet zwak omdat ‘ie weglekt in grote, verborgen dimensies

Van de vier natuurkrachten1 die we kennen is de zwaartekracht ronduit de zwakste. Til met een kleine magneet een paperclip op en je hebt het gedemonstreerd: de electromagnetische kracht van de kleine magneet wint het van de zwaartekracht van de gehele aarde. Hoe komt dat toch dat de zwaartekracht zo zwak is, dat de elektrostatische afstoting tussen twee negatief geladen elektronen bijvoorbeeld 40 ordes van grootte groter is dan de zwaartekracht? Die vraag houdt de natuurkundigen al decennia lang bezig en het antwoord is nog altijd niet gevonden. Hypotheses zijn er genoeg. Eén daarvan zegt bijvoorbeeld dat er naast de drie ons bekende ruimtedimensies nog meer dimensies zijn, verborgen dimensies. En de zwaartekracht zou die extra dimensies voelen, een groot deel van z’n kracht zou zelfs weglekken in die dimensies. Maar wat bleek deze week: op basis van waarnemingen aan de botsing van twee neutronensterren 130 miljoen lichtjaar van de aarde vandaan, welke op 17 augustus vorig jaar werd waargenomen als zwaartekrachtsgolf en kilonova GW170817, komen onderzoekers met de conclusie dat zwaartekracht niet weglekt in verborgen dimensies, dat wil zeggen niet in grote verborgen dimensies. De door de LIGO detector in de VS gedetecteerde zwaartekrachtgolven van GW179817 arriveerden 1,7 seconde vóór de door de Fermi satelliet gedetecteerde gammastraling, zeer energierijke fotonen (zie de afbeelding bovenaan).

Impressie van twee neutronensterren die botsen.

Zou de zwaartekracht z’n kracht verliezen in grote, verborgen dimensies, dan zou dat merkbaar moeten zijn geweest in de aankomsttijd van de zwaartekrachtgolven, die zouden dan ná de gammastraling moeten zijn gearriveerd. Dat is niet gebeurd en daarom concluderen de onderzoekers in dit vakartikel dat grote, verborgen dimensies geen kracht ‘stelen’ van de zwaartekracht. Maar zeggen ze er gelijk bij: er kunnen nog wel degelijk kleine verborgen dimensies zijn, de zogeheten gecompactificeerde dimensies. Dergelijke extra dimensies, die kleiner dan een fractie van een mm zijn, hebben geen invloed op de zwaartekrachtsgolven, die golflengtes van duizenden km kunnen hebben. De hypotheses die uitgaan van het bestaan van extra, grote dimensies, zoals deze uit 2000 door een drietal natuurkundigen, stellen dat het weglekken van de zwaartekracht alleen op zeer grote afstanden merkbaar is en dat wij daarom op de beperkte schaal van ons zonnestelsel slechts drie dimensies bemerken. Maar die theorie kan nu dus in de prullenbak. Bron: Science News.

Noten
  1. We kennen de sterke, elektromagnetische en zwakke wisselwerking en de zwaartekracht. Soms wordt er gespeculeerd over een vijfde natuurkracht, zoals de Technicolor kracht, maar op dit moment zijn daar praktisch geen aanwijzingen voor. []

Reacties

  1. De vergelijking van de magneet en die paperclip hoor ik vaak, maar neem nu eens de inhoud van een neutronenster ter grootte van die magneet i.p.v. die aardse 9.8 G 🙂 , ofwel waarom detecteren we wel gravitatiegolven van 2 samensmeltende neutronensterren en niet de bijbehorende magnetische inductie, terwijl beide velden kwadratisch in sterkte afnemen? Hoezo zwaartekracht ontzettend zwak…

  2. Kleine correctie: Elektromagnetisme, en Zwakke kernkracht zijn bij een hoog energie nivo hetzelfde (Glashow, Salam, Weinberg. Door deze unificatie spreekt men nu van Electroweak.

    @ Nico:
    Het gaat er niet om dat beide velden kwadratisch in sterkte afnemen tov de afstand tot het meetpunt. Nog los van de aanvangswaarde, gaat het erom de verandering in het corresponderende veld te meten, die zo’n botsing teweegbrengt. Elektromagnetisme manifesteert zich middels fotonen, en wanneer ik het goed begrijp zijn GRB’s inmiddels vaak gedetecteerd (hoewel men in het duister tast over de oorzaak ervan). Mischien een goede kandidaat voor jouw scenario.
    Overigens is men er nu in geslaagd om door de signalen van de zwaartekracht golven, én die in het optische (elektromagnetische) spektrum te vergelijken, tot een “Standard Siren”te komen, als afstandsmaat voor deze gebeurtenissen. En die van de kosmos. Tot nu to komt hij goed overeen met wat men tot dan toe had vastgesteld.

    • Ik zou het geen correctie willen noemen, eerder een aanvulling. Er zijn gewoon vier natuurkrachten, daar is geen twijfel over. Alleen boven een energie van 246 GeV (da’s bij een temperatuur van maar liefst 10^15 K, da’s één biljard graden) verenigen de zwakke en elektromagnetische wisselwerking tot de elektrozwakke wisselwerking.

  3. Zwaartekracht,,tja,
    🙂 Soms zakt mijn broek er van af, en geen elektromagnetisch veld die dat tegen houd 🙂

  4. “Daar hebben ze op Bretelgeuze geen last van ”

    Spontane symmetrie breuk…?

  5. evandijken evandijken zegt:

    Zwaartekracht zwak? Ja, dat hoor ik vaak..
    .
    Maar dat de aantrekkingskracht van de maan in staat is om vele kubieke kilometers zeewater over de aardkorst te tillen, is toch niet zo zwak?

    En dat zwaartekracht van de aarde, de maan verhinderd rechtuit te vliegen is toch ook niet zo’n zwakke kracht?

    Eric

    • evandijken evandijken zegt:

      Kan niemand over bovenstaande mij iets vertellen? Het is mij bekend dat de aantrekkingskracht omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand , maar hoe rijm ik dit met de twee voorbeelden die ik in bovenstaand posting geef?

      • De sterkte van de natuurkrachten bekijken ze op atomair niveau, dus zoals ze zijn tussen de elementaire deeltjes. Jij neemt nu de zwaartekracht van een complete planeet en maan. Ja, de gecombineerde zwaartekracht van alle atomen daarin (in de aarde pakweg 1.3 x 10^50 stuks) is inderdaad merkbaar.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.