Science Café – Zoektocht naar de bouwstenen van het heelal
En wat gebeurt er dan? Wat gebeurt er dan? Als de zwaartekracht evensterk is als die andere krachten... ...dan zie je ook de kwantumeffecten van die kracht. Dus dan zie je bijvoorbeeld kwantumgravitatie. Dat is de wereld waar de mensen als Robert Dijkraaf zich bevindt, die denken daar. Dus wij kunnen hier experimenten doen, maar zij zitten helemaal hier te denken. En één van de ideeën waarom de zwaartekracht zo zwak is... ...is een idee dat er een extra ruimtedementie is. Extra ruimtedementie. En dat is heel gek. Er is een boekje dat heet Flatland. Ik weet niet of je dat wel eens van gehoord hebt. Zo niet. Koop dat boekje. Is 3,99 euro gekost, dat boekje? 40 bladsheid of zo. Ongelofelijk interessant. Het beschrijft een wereld van twee dimensies. Dus van tekeningen in een twee-dimensionale wereld. Die bezocht worden door iemand uit een 3-dimensionale wereld. Fascinerend. En het gek is, als je een mier hebt... ...een mier hebt die op een tafelblad loopt. Hier een tafelblad loopt een mier op. Die mier weet niet dat er een derde dimensie is. Die kan alleen maar vooruit en achteruit en dan links en rechts. Ja? Stel dat je die tafel een beetje schuim zet. Die mier heeft echt wat door... ...dat als hij de ene kant op loopt... ...dat het zwaarder gaat dan als hij de andere kant op loopt. Maar hij weet niet waarom. Als er een slimme mier is, dan kan hij zeggen... ...'O, nou, er is gewoon een noordenkracht.' Als ik die kant op loop, naar het noorden doe, dan is het moeilijker... ...en als ik naar het zuiden toe loop, is het makkelijker. Dus hij probeert het te rationaliseren voor zichzelf. En wij weten... ...nee man, gewoon die tafel staat gewoon schreven in een extra dimensie. En de vraag is dan, hoe ga je hem overtuigen? Het is best wel moeilijk, als je erover nadenkt. En wat blijkt nou? Onze problemen die we hebben, een aantal van de problemen die wij hebben... ...zou je kunnen oplossen als je gewoon bedenkt... ...dat wij net als die meer... ...ook in een wereld zitten waar nog een extra dimensie is. Maar wij gewoon niet in kunnen. Dus wij leven in onze drie-dimensionale wereld... ...maar eigenlijk is er nog een ruimte-dimensie... ...waar we niet in kunnen. Is dat raar? Heel raar. Maar het zou zo kunnen zijn.  Die mier weet ook niet dat hij in de derde dimensie kan. En als dat zo is... ...als dat zo is... ...dat betekent dat wij in ons kleine wereldje leven... ...maar de enige die er wel in kan, is de zwarte kracht. Dus die zwarte kracht die lekkt weg... ...en het enige wat wij overzien... ...is nog dat hele kleine flinte dunne plakje... ...van 10 tot de min veertigste. Maar de vraag is dus... ...hoe kunnen we de achterkomen of net als die mier... ...hoe kunnen we de achterkomen dat er een extra dimensie is? Hoe kunnen we losbreken van de tafelvlak? We hebben mensen allerlei ideeën voor. Ook bij de Large Hadamokke Leider, om die te zien. Mensen hebben ideeën, dat is het laatste wat ik wil laten zien. Mensen hebben ideeën dat als je maar genoeg energie bij elkaar brengt... ...dan kan je loskomen van onze wereld. Een heel klein beetje in die nieuwe wereld komen... ...maar dan val je snel weer terug... ...en dan val je uit elkaar in de deeltjes die wij gewoon kennen. Dus zelfs in die deeltjes sneller... ...zou het dus kunnen zijn dat we eventjes... ...uit onze wereld kunnen losbreken. Echt even die extra dimensie in. Fascinerend. Helaas hebben we nog niks gezien. In heel veel theorieën zijn er meer dan meer ruimte-dimensies dan wij hebben... ...maar die zijn vaak heel klein juist. Vaak zijn er meer ruimte-dimensies... ...maar die zijn zo klein dat we er eigenlijk nooit in zullen kunnen. Maar hier gaat het om ruimte-dimensies die ook wel eens oneindig groot kunnen zijn. Het gekke is, het is echt een fascinerend idee dat je kijkt... ...wij kunnen naar die meer kijken, we kunnen vlak boven hem hangen... ...en hij ziet ons niet. Maar het zou hier ook kunnen zijn in onze wereld. En we kunnen nooit achterkomen. Wel dus met dit soort experimenten misschien. Waanzinnig concept. Ja, dit staat helemaal los van het standaard-model, ja. Zeker? Nee, absoluut, absoluut. Het is helemaal raar. Dus één van de rare dingen dat mensen zeggen, zwaardekracht... ...ik probeer nu iets te vertellen over de zwaardekracht. Dat is gewoon raar, maar eigenlijk is Albert Einstein zegt... ...dit is de zwaardekracht. Er zijn mensen zeggen, zwaardekracht is niet echt een kracht. Want het is gewoon het vervormen van de ruimte. Dat is iets heel anders dan de andere krachten. Dat zijn echt medeeltjes en kwantum.  Wat mensen denken, is dat als je die zwaardekracht... ...als je die brengt naar de plek waar die ook sterk is... ...naar ook bij die hele kleine afstanden... ...dan is het dat plekje... Dan ga je ook daar de kwantum effecten. Dus dan blijkt het wel degelijk dat bij die hele hoge energie... ...bij die hele kleine afstanden... ...dat je daar ook krachtdeeltjes hebt. Dat zijn gravitone. En mensen hopen dat als je daar ook krachtdeeltjes hebt... ...dan spreek je weer dezelfde taal. Dan heb je hier ook krachtdeeltjes bij de gravitatie... ...en ook krachtdeeltjes, net zoals in het standend model. Het probleem is, we weten niet of dat waar is. Dus we weten niet of inderdaad zwaardekracht, als het zo sterk wordt... ...inderdaad die krachtdeeltjes gaan vormen. Dus in alle theorieën die ze daarover maken, is het dat... ...maar het is niet 100% gegarandeerd dat je dan die link kan maken. Sterker nog, er zijn honderden collega's van mij... ...die werk er dan om die link voor elkaar te krijgen. En het lukt niet. Dus dat is harske ingewikkeld om dat te doen. Het zegt niet dat het niet waar is, maar we weten niet zeker of het wel waar is. En het zou kunnen zijn, dat zwaardekracht altijd... ...die past er gewoon niet in, dat is gewoon een ander fenomeen. Maar dat zwaardekracht er niet in past in het standend model... ...is gewoon één van de grote tekortkomingen. Als jij pretendeert, ik begrijp de wereld... ...maar je vergeet even de zwaardekracht, ja. Aan de andere kant, we hebben wel een theorie voor zwaardekracht. Dus als je er mij los iets op, dan pak ik of het standend model... ...of de zwaardekracht... ...en ik heb de relatief tijdstheorie in de kwantum ingaan. Dus ik kan alles wel een beetje beschrijven. Maar het past niet in één wiskundig framework. Dat is het gewoon. Nou, je kan ook vragen, ja... ...het zou onwonder dat die andere drie precies in hetzelfde framework passen. Dat die precies dezelfde taal passen. Waarom zou dat moeten? Dus ook op begrepen. Dat blijkt zo te zijn. Ja, absoluut. Ik vertel waar we mij bezig zijn. Dus wij proberen met die kleine deeltjes daar chocolade van te maken... ...zijn de dingen die we niet begrijpen. Maar parallel aan ons onderzoek zijn er heel veel andere gebieden in de wetenschap... ...die zich bezighouden met de kwantum gravitatie...  ...de donkere materie, de donkere energie... ...de neutrinos, de antimaterie. Dus ik vertel nu één paardje, maar op al die problemen zijn mensen bezig. Ja. Heb jij nog een conclusie? Of zeg je eigenlijk niet? We weten het eigenlijk niet. Nee, de conclusie is een beetje... Het is gewoon een fascinerende... Ik kan het niet zo goed tegelijkmerken. Het fascinerende is dat je kan de natuur bestuderen op een schaal... ...die je niet meer met je blote oog kan zien. En dat is echt... Daar gebeuren gewoon hele fascinerende dingen. Ik vind het gewoon fascinerend dat je dit kan doen... ...ook met mensen over de hele wereld. Ik weet dat er heel veel problemen zijn. Ik ben onendig optimistisch. Dus ik denk echt dat de oplossing om de hoek ligt. Daarom sleep ik mezelf ook elke dag naar mijn werk. Dus wacht nog een paar jaar. En zorg dat de jonge generaties, als wij het niet kunnen... ...dan moeten we jonge generaties dat doen. Ik hoop dat jij je gewoon natuurlijk kunt bestuderen. Want wij kunnen het niet. Je hebt gewoon de nieuwe generatie nodig om die problemen op te lossen. Maar jullie pogingen zijn moedig. Ja, absoluut. Dank je wel. Hebben we vragen ook online? Nog niks. We waren er al mee bezig. Dan kom ik even naar u toe. Dan hoort iedereen het. Ik heb een vraag over de relatie van Eindstein ESMC-quadraat. En het feit dat je vertelde... ...ievo dat je... ...dat er gezegd werd van ja, dat hiksteeltje... ...dat kan geen massa hebben. Hoe is die relatie? Dat de hiksteeltje zelf massa hebben? Genie. Oh sorry, dat ze geen massa hebben. Dat is ingewikkeld. Electromagnetisme. Electromagnetisme. Dat is gewoon een theorie van Maxwell. Honderd jaar oud, 150 jaar oud. Fantastisch. Maar die werkt niet als je naar de kwantumniveau gaat. Dus het is gelukt, mensen, onder andere Richard Feynman... ...maar nog beter en nog andere mensen... ...om de kwantumtheorie van relativiteitstheorie op te stellen. Kvantum elektrodynamica. Nobelprijs. Fantastisch. Toen iemand die structuur zag... ...toen ik daar al heb iemand te zeggen... ...heh, maar je kan het ook zo zien. Het is heel simpels gewoon een elektron dat in de ruimte zweeft. En je eist dat er een of andere wiskundige symmetrie is. Wat gewoon echt koekoek is. Als je dat doet, rolt die hele theorie er automatisch uit.  Dus op de een of andere is er een link tussen de theorie... ...en een of andere rare wiskundige eis. En het mooie was... ...ook de zwakke kerrenkracht... ...ook de sterke kerrenkracht... ...kwamen allemaal voort uit zo'nzelfde rare wiskundige symmetrie. Dus dat is voor ons nu een beetje de basis. Blijkbaar heeft er natuurlijk die symmetrieën... ...waardoor al die modellen eruitrollen. Die symmetrieën... ...die verbieden het voor deeltjes om massa te hebben. Als deeltjes massa hebben, geldt die symmetrie niet... ...en heb je dus niet die mooie kwantoptheorieën. Nee, sorry. ESMC-quadraad, dat komt uit de relatiefdijkstijder... ...en dat blijft altijd bestaan. Dat is eigenlijk staat er los van. En ja, nee. ESMC-quadraad staat daar helemaal los van. En zeker. En als deeltjes massa hebben... ...dat is dus de vraag hoe kan dat? Als deeltjes massa hebben, dan geldt altijd de relatie... ...EISMC-quadraad. Dus dat geldt altijd. De vraag was hoe kunnen deeltjes massa hebben? Hoe kan dat? En dat verklaart het Higgs-mechanisme... ...hoe deeltjes massa krijgen. Oh, als die M0 is. Dus een foton kan wel energie hebben... ...maar heeft massa nul, maar die kan wel energie hebben. Dus dat is wel ingewikkeld. Dat is dus de EISMC-quadraad... ...maar eigenlijk staat de EISGAMMA-M0-C-quadraad. En die gamma is een soort factor met hoe snel een deeltje beweegt. Dus als een deeltje sneller beweegt, krijgt hij... ...effectief meer massa. Dus Einstein is verbetigd. Nou, we hebben Einstein hiervan gezegd... ...nou, als deeltjes massa hebben... ...dan is de energie en de massa aan elkaar gekorreleerd. Dus eigenlijk moet ik het zo zeggen. Als een deeltje een bepaalde massa heeft... ...die zit hier stil, die knikker... ...dat is een massa, dat is gewoon de energie die die heeft. Maar als die beweegt, heeft die meer energie. Nou, dat is die gamma. Dus EISGAMMA-MC-quadraad, dat betekent... ...dat is de massa zelf... ...plus alle snelheid die het deeltje nog heeft. Nou, dat heeft Albert Einstein gezegd... ...en dat klopt. De vraag was, hoe kan het dat deeltjes überhaupt massa hebben? Nou, dat heeft het Higgs-mechanisme opgelost. Daar heeft Albert Einstein eigenlijk niks mee te maken. Die heeft gewoon gezegd, een deeltje heb ik wel massa. En ik ga vertellen hoe hun energie samenhangt... ...met hun snelheid en dat soort dingen. Nog meer vragen. Hoe defineer je massa? Ja, dat is wel... Ook een lastig. Ja, dat lijkt heel makkelijk...  ...maar dat is niet zo makkelijk, zeg maar. Ik zit even te denken hoe ik dat moet zeggen. Eigenlijk is de rustmassa van een deeltje... ...de energie die een deeltje heeft als die stil staat. Dat is eigenlijk wat we zien. Je hebt ook traaggemas, dus je kan zeggen... ...maar wat is de massa van een deeltje... ...maar op een meer fundamenteel niveau... ...is het gewoon de rustmassa van een deeltje. Als een deeltje stil staat, wat is dan zijn energie? En het Higgs-mechanisme vertelt... ...hoe deeltjes aan een massa komen... ...maar we hebben geen idee... ...waarom de deeltjes de massa hebben... ...die ze hebben. Dus we begrijpen nu hoe deeltjes massa hebben... ...maar bijvoorbeeld het topkwak is een miljoen keer zwaarder... ...dan een elektron. En een neutrino is weer een miljoen keer lichter dan een elektron. Waarschijnlijk, weten we nog niet eens zeker. Dus waarom deeltjes nou tiend tot twaalf... ...of twaalf orders van grote verschillen in massa hebben? Absoluut onduidelijk. Maar er zitten wel patroon in. Dus als we naar die masses kijken, zie je gewoon patroonen. Dus het is gewoon wacht dat het iemand zegt... ...maar waarom hebben we dat nou niet eerder gezien? Tuurlijk zit het zo. Dat is echt fascinerend. Weet we nog niet. Gewoon weten we niet. Nog meer? Ja, hiervoor aan. Ik las iets over het lepto-quark. Kun je daar iets van vertrekken? Nou, zeker. Het lepto-quark. Ik dacht, vraag nou niemand dat. Het lepto-quark is wel fascinerend, wat dat heeft te maken. Ik moet even kijken waar ik dat nou heb. Ja, hier. Alles klopt, hè? Er is één dingetje wat niet zo lekker klopt. En dat is een beetje... Een beetje een anomalie. En dat speelt nu, as we speak. Er is een experiment. Ik heb verteld dat de enige verschil tussen die drie kopieën is een massa. Voor de rest, alle eigenschappen zijn hetzelfde. Dus ze gedragen zich ook in die grote formule. Gewoon hetzelfde. Ze hebben een andere massa, waardoor sommige dingen makkelijker en moeilijker gaan. Maar dat is gewoon bekend. Dat kun je gewoon uitrekenen. Dus als je sommige, bijvoorbeeld een z-deeltje... ...vervalt naar twee muonen, maar die kan ook naar twee elektronen vervallen. En zo heb je allerlei dingen die je kan meten. En dan zijn er een aantal metingen van één experiment die zeggen dat...  ...als een deeltje naar twee van die deeltjes vervalt en naar die deeltjes... ...die ratio kan je uitrekenen. Maar die klopt niet. Er zijn te weinig van deze. Dus dat is voor het eerst dat iemand de verschil ziet tussen deze en die. En in alle experimenten tot nu toe... ...allemaal hebben we dat nooit gezien. Maar zij kijken zo precies... ...en naar een heel specifiek stukje... ...dat zijn verschil te zien tussen deze twee. Maar dat kan helemaal niet in onze theorie. Dus dan moet iets bedacht worden om dat... ...wat dan, wat veroorzaakt dat? Het grappige is... ...ik heb die symmetrieën verteld. We hebben spin-up en spin-down vanuit de elektronen... ...maar we hebben ook gezien dat er neutrino en een elektron eigenlijk bij elkaar horen. Dit is eigenlijk voor de natuurlijkens studenten. Maar ik heb wel verteld in die eerste familie waren de up- en down-quarks. En er waren de leptonen. Het elektron en de neutrino. Maar die hebben niets met elkaar te maken. Gewoon niets. Maar het zou mooi zijn als die in de kader van de wereld vrede... ...als die allemaal onderdeel waren van één familie. Als ze echt bij elkaar horen. Als ze ook een eigenschap is die ze met elkaar delen. Dus deze en deze praten niet met elkaar. Er is geen verbinding. En mensen denken, misschien is er wel een verbinding. En als er een verbinding zou zijn, is er een deeltje dat én met een kwark praat... ...en met een leptodeeltje. Een lepto-kwark. Dus dat er een deeltje bestaat die deze twee deeltjes met elkaar verbindt. En waarom denken mensen dat? Ik vertelde net dat, bijvoorbeeld van die rare symmetrieën die zorgen... ...dat je al die kwantomkrachten krijgt. Elk van die symmetrieën... ...die heeft een bepaalde sterkte. En als je die met symmetrie eist... ...dan krijg je allemaal krachtdeeltjes. Bijvoorbeeld van elektromagnetisme, wat ik zei... ...is een u1-symmetrie en dan krijg je een photon. Als u2-symmetrie, dan krijg je w-bozone en z-bozone. Maar je kan gewoon nog eentje bedenken. Als je aan nog een krachten bij wilt, dan kan het prima. Dan bedenken je gewoon nog zo'n symmetrie. Een bepaalde sterkte mag je zelf kiezen. En dan komt er gewoon één krachtdeeltje bij. Dat kan je gewoon gezoeken. Leuk, interessant, waarom niet? Maar waarom doen mensen dat? Mensen zien dat deze drie krachten uit allemaal symmetrieën voortkomen.  En als je de wiskundig naar kijkt... ...laakt erop of deze symmetrieën voortkomen uit een overstijgende symmetrie. Een symmetrie die alle drie die symmetrieën omvat. Dat is wiskundig. Nee, sorry, het staat los. Als je heel veel cirkeltjes hebt, kan je ook een bol uit een bol komen. Dus uiteindelijk heb je een hogere laag. Dus er is iets wat hoger is, wat al die drie symmetrieën omvat. Dat zou heel mooi zijn, ga ik zo uitleggen waarom. Dat is dus opgebroken op een gegeven moment in onze mondaine wereld. Maar als dat zo is, dan moet er als dat stukje opbrekt... ...dan krijgen die drie brokstukjes, die we al kennen. Maar dan moeten er nog een brokstukje zijn. Dus als dat ding er is, dan passen ze inderdaad helemaal samen in zo'n grotere symmetrie. En waarom is dat nou fascinerend? Nou, dat zou betekenen... ...dat uiteindelijk al deze deeltjes in één grote familie terechtkomen. Twee werelden die nu al gescheiden zijn, horen dan in één keer bij elkaar. Dus de leptone en de kwarkens horen bij elkaar. Dus mensen zien nou een verschil. Dus mensen denken dat er zo'n soort krachtdeeltje is... ...en we hopen eigenlijk dat dat krachtdeeltje is. Ja, wat we eigenlijk missen. Dus mensen bedenken dan, stel nou dat er zo'n leptokwark bestaat. Dan kan je uitrekenen wat voor een effect zou dat hebben. Nou, wat blijkt, soms heb je effecten die gewoon waanzinnig zijn. Dan zeg je, nee, dat kan niet, want we hebben het gemeten. Dat klopt niet. Maar er zijn leptokwarks die precies zorgen dat het aantal muonen omlaag gaat. Precies wat we zien in dat experiment. Maar de vraag is, is het echt zo of niet? Wij zitten erop te broeden, want als ze zeggen dit is waar... ...dan valt het hele standenmodel in duigen. Dus het is een hele dappere stap voor ze om te zeggen... ...we zien echt iets wat niet klopt. Dus ze broeden er nu op. Later dit jaar moet ze toch een keer met de billen bloot, want is het nou echt wat? Of niet. Maar dat speelt echt nu. Dus dat artikel van Magiet van de Heide in NRC ging precies daarover.  Hoe kunnen we nou begrijpen dat ze zo'n meting doen die niet lijkt te kloppen? En wat van oplossingen zijn er dan? En eigenlijk wat zij doen, zij voorspellen nou misschien zo'n soort deeltje... ...twallig de jongen die dat doet, die ken ik goed. En die zegt, ja, Ivo, ja, als dit waar is, zo'n leptokwark... ...dan moet jij hem ook kunnen zien bij jouw experiment. Dus onze experimenten zijn precies aan het kijken, zien wij ook iets. Dus zo werken we helemaal samen met elkaar. Ja, ja, ja, maar zij hebben eigenlijk nu al genoeg data om het te zeggen... ...maar zij durven niet zo goed, want dat is best spannend. Dus je moet het echt wel zeker weten. Je kan niet zeggen, maar ook denk dat ik wat zie, en dan blijkt het niet zo te zijn. Je moet het echt wel zeker weten. Ga je af. Ja. Ik heb eigenlijk nog één vraag, want we moeten ook weer afvonden. Ja. Het heksdeeltje werd de Godparticle genoemd. Ja, iemand heeft dat zo genoemd. Dat het zo'n rond, hè. Het was in ieder geval een van de belangrijkste ontdekkingen van de laatste jaren. Zit er een ontdekking aan te komen die ons echt weer een flinke stap verder brengt? En je hebt het over die... Ja, er zijn twee dingen die echt belangrijk zijn. Eén is de donkere materie ontdekken. Dat is echt heel belangrijk. Ze zijn allerlei experimenten die daar de komende vier, vijf jaar uitsluiting over gegeven. Hopelijk. Hopelijk, hè. Dat is echt een hele belang, hè. En het ander is vreemde dingen die je tegenkomt die je niet verwacht, zoals deze. En die dat speelt echt in de komende over een jaar, is dat open, ja of nee. Dus dat is echt superfascineerd. En dat zijn Nederlanders die dat doen. Sorry? Dat zijn Nederlanders die dit nu... Nederlanders doen er ook mee. Ze steken nog de baas van de natuur in dat experiment van een paar honderd man. Dat is een Nederlander, een vriend van me. Daar ben ik samen mee gepromfeerd, heb ik gisteren geloven en zit te eten. Die was te vallig in Nederland. Maar die zit echt heel moeilijk, want die zit midden in het vuur. Wie heet Niel Stuening? Je moet het heel precies weten. Je moet echt zeker weten dat je wat ziet. 