Terugblik op de Netwerkbijeenkomst Donkere Materie

Afgelopen 13 november kwamen op het Nikhef een zeer enthousiaste groep van maar liefst 33 geïnteresseerde natuurkunde docenten bij elkaar voor de Netwerkbijeenkomst Donkere Materie. Voor de deur van de collegezaal:

Docent 1: “Is hier Donkere Materie?”
Docent 2: “Ja, dat klopt!”
Docent 1: “Mooi, dan hebben we het gevonden.”

Een goed begin van de middag waarin ons hebben enerzijds hebben beziggehouden met de probleemstelling – welke observaties geven aanleiding tot de zoektocht naar donkere materie? – en anderzijds tot de mogelijke oplossingen – donkere materie of aangepaste zwaartekracht?

Zo hebben we geleerd dat er vier verschillende soorten observaties zijn die het probleem blootleggen:
1. Rotatiekrommen binnen sterrenstelsels
2. Botsingen tussen sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels
3. Gravitatielenzen
4. Kosmische achtergrondstraling en de verdeling van zichtbare massa in een vroeg stadium van het heelal

In het eerste deel ging theoretisch natuurkundige Marcel Vonk, gepromoveerd onder Erik Verlinde en Robbert Dijkgraaf, uitvoerig in op de eerste categorie. Met een stapsgewijze opdracht liet hij docenten zelf aantonen dat de voorspelde rotatiecurves van objecten in de Andromedanevel niet in overeenstemming zijn met de waarnemingen. Het publiek reageerde enthousiast op de opdracht en verschillende docenten gaven aan dat ze de opdracht ook in hun eigen les gaan gebruiken.

De conclusie van het eerste deel: er is een aanvullende theorie in de natuurkunde nodig om het verschil tussen de voorspellingen en de waarnemingen te verklaren. Zoals wel vaker in de geschiedenis zijn de natuurkundigen het er niet over eens wat voor soort theorie dat zou moeten zijn. De twee hoofdverdachten: een deeltjes theorie of een aangepaste zwaartekracht theorie. Manus Visser, PhD student bij Erik Verlinde, ging in het tweede deel van de bijeenkomst in op deze twee mogelijke oplossingen. Hij liet met de Tully-Fisher relatie zien hoe zo’n aanpassing van de zwaartekracht eruit zou kunnen zien. Docenten werden uitgedaagd om aan te tonen dat deze aanpassing in Newton’s zwaartekrachtswet consistent is met een aangepaste 2e wet van Newton en vice versa. Daarnaast werd samen met het publiek de voor- en tegenargumenten voor de verschillende oplossingen tegenover elkaar gezet en afgewogen.

De twist tussen Donkere Materie en Aangepaste Zwaartekracht werd ook deze avond niet beslecht. Wel werden er scherpe vragen gesteld en werd stevig op los gediscussieerd. Al met al een gelaagde bijeenkomst!