Donkere materie zou volgens het gangbare kosmologische model ( https://en.wikipedia.org/wiki/Lambda-CDM_model ) 27 procent van het heelal moeten uitmaken en donkere energie 68 procent. Maar niemand heeft ze nog kunnen aantonen. Geen wonder dat wetenschapsjournalist Dorine Schenk zich in haar boek ”De klopjacht op donkere materie” afvraagt of donkere materie een deeltje is of een illusie. Donkere energie laat ze links liggen, hoewel dat in Einsteins beroemde vergelijking E=mc² natuurlijk allemaal met elkaar samenhangt.

De Fransman Henri Poincaré was de eerste die de term ”matière obscure” (donkere materie) in 1906 muntte. Sindsdien is de klopjacht op de onbekende, exotische materie onvermoeid voortgezet tot vandaag de dag toe.

Welke eigenschappen zou donkere materie allemaal moeten hebben? Schenk somt er een aantal op. Het heeft massa; het weegt dus iets. Het zendt geen licht uit en absorbeert of reflecteert ook niets. Schenk vindt daarom de term transparante materie beter. Als het deeltjes zijn, zijn die stabiel en kunnen ze overal doorheen vliegen. En ze zijn koud. Ze hebben dus een andere temperatuur dan hun omgeving.

Zwaartekracht

De gedachte leefde tot midden jaren 70 dat donkere materie zou kunnen worden gevonden in lichtzwakke planeten, uitgedoofde sterren, gaswolken of zwarte gaten. Dat idee is allang verlaten. De geheimzinnige materie zou in ieder geval iets te maken moeten hebben met de zwaartekracht in het heelal.

Wat de donkere materie dan is? Wellicht iets exotisch. Schenk noemt een aantal kandidaten, zoals fotonen (lichtdeeltjes), gluonen, higgsdeeltjes, W- en Z-bosonen. Deze vallen ook een voor een af. De enige kandidaat die ten slotte kans maakt, zijn de neutrino’s, maar die blijken veel te weinig massa te hebben.

De theoretische sypersymmetrische neutralino’s vallen ook af, omdat het niet lukt deze deeltjes aan te tonen in de LHC-deeltjesversneller van onderzoeksinstituut CERN in Genève. Zogeheten WIMP’s (Weak Interactive Massive Particles) zijn ook niet aan te tonen, evenals zogeheten axionen. De deelfysici streepten de afgelopen jaren de ene na de andere kandidaat van hun lijstje, totdat ze straks niets meer over hebben.

De verwachtingen op basis van het model sporen dus niet met de waarnemingen. „Dat kan dus twee dingen betekenen”, schrijft Schenk: „Of de waargenomen massa klopt niet en er is in werkelijkheid meer, onzichtbare, donkere materie, of de zwaartekrachtwetten kloppen niet.”

Terwijl de meeste deeltjesfysici blijven zoeken naar een onbekend, exotisch deeltje voor de donkere materie, gooit de Israëlische deeltjesfysicus Mordehai Milgrom het begin jaren 80 over een andere boeg. Hij neemt de zwaartekrachtwetten van Isaac Newton op de schop. Zijn theorie noemt hij MOND (Modified Newtonian Dynamics). Het model blijkt succesvol in het beschrijven van de bewegingen van sterrenstelsels. Donkere materie heeft hij daarvoor niet nodig. Het maakt de theorie populair, hoewel andere metingen deze weer tegenspreken. Andere theorieën kampen met dezelfde problemen als die van Milgrom.

„Sinds 1906 is de klopjacht onvermoeid voortgezet tot vandaag de dag toe”

Mysterie

Ten slotte moet Schenk haar lezers teleurstellen: ze concludeert dat er geen oplossing voor het mysterie valt aan te wijzen. Wat ze niet met zoveel woorden zegt, is dat ze daarmee ook de vraag beantwoordt of er ooit een oerknal kan zijn geweest. Wetenschappelijk is het immers allemaal niet sluitend te krijgen.

Schenk geeft een helder overzicht van de vergeefse zoektocht naar donkere materie. Tegelijk houdt haar betoog iets onbevredigends: het is namelijk, zoals veel wetenschappelijke publicaties, puur naturalistisch van opzet. Alsof alles kan worden verklaard vanuit het meetbare en het zichtbare. Zonder oog te hebben voor de eerste Oorzaak Die alles heeft geschapen en Die Zijn schepping nog altijd in stand houdt. Dat mag best tot nadenken stemmen.

De klopjacht op donkere materie. Onbekend deeltje of illusie?, Dorine Schenk; uitg. Veen Media, New Scientist; 116 blz.; € 11,99