Waarom zwaartekracht nog steeds een raadsel is

We meten al eeuwen aan de zwaartekracht. Toch weten we nog steeds niet precies hoe sterk ze is.

Dat klinkt gek, maar het klopt. De zwaartekracht houdt planeten in hun baan en laat appels vallen. Maar als je fysici vraagt naar de exacte waarde van de zwaartekrachtconstante, krijg je geen eenduidig antwoord. Elke laboratoriummeting verschilt net een beetje.

En dat mag eigenlijk niet.

Waarom de zwaartekracht zo moeilijk te meten is

Zwaartekracht lijkt sterk, maar is dat niet. Een kleine magneet kan een paperclip optillen tegen de volledige trekkracht van de aarde. Dat laat zien hoe zwak de zwaartekracht eigenlijk is.

Door die zwakte is het meten ervan extreem lastig. Wetenschappers moeten de aantrekkingskracht tussen kleine objecten meten. Die kracht is zo klein dat je hem bijna niet kunt onderscheiden van ruis of trillingen. Je hebt apparatuur nodig die gevoelig genoeg is om een zandkorrel op een voetbalveld te wegen. Alleen nog veel lichter.

Al meer dan tweehonderd jaar proberen fysici de waarde van de constante nauwkeuriger te krijgen. Maar elke keer duikt er weer een kleine afwijking op. Niet groot, maar groter dan de foutmarge zou mogen zijn.

Een meting met gesloten ogen

Fysicus Stephan Schlamminger wilde dat probleem aanpakken. Hij besloot een bekende Franse meting uit 2007 opnieuw uit te voeren. Niet zomaar opnieuw, maar met extra voorzorgsmaatregelen.

Hij was bang dat hij onbewust zou sturen naar het resultaat dat hij hoopte te krijgen. Daarom liet hij een collega een deel van de data versleutelen. Alleen die collega wist wat er precies verstopt was. Tien jaar lang werkte Schlamminger blind. Hij kon de uiteindelijke waarde niet beïnvloeden.

De envelop die alles veranderde

Het grote moment kwam in 2024. Tijdens een conferentie in Colorado opende Schlamminger de envelop. Hij zag dat de verborgen waarde groot en negatief was. Dat leek eerst goed. Maar toen bleek dat de meting toch afweek van het Franse resultaat. Niet veel, maar genoeg om op te vallen.

Na nog eens twee jaar analyse publiceerden de onderzoekers hun waarde. Die lag 0,0235 procent lager dan de Franse meting. Voor ons lijkt dat klein. Maar in de wereld van de fundamentele natuurkunde betekent zo’n afwijking dat er iets mis is.

Wat betekent deze afwijking?

Niemand weet precies wat er aan de hand is. Misschien spelen onbekende effecten zoals luchtstromen of trillingen een grotere rol dan gedacht. Misschien is de apparatuur gevoeliger voor kleine veranderingen dan we denken. Of — en dat is de spannendste gedachte — ligt het probleem bij onze huidige kennis van de zwaartekracht zelf.

De experimenten maken gebruik van een torsiebalans. Een dunne vezel die draait onder invloed van de zwaartekracht. Dat klinkt simpel. Maar je moet alles controleren: temperatuur, vochtigheid, luchtdruk, trillingen. Elke kleine factor kan het resultaat beïnvloeden.

Wat gebeurt er nu?

Schlamminger en andere fysici zullen nog jaren blijven meten. Met nieuwe apparatuur en nieuwe manieren om fouten te voorkomen. Misschien komt er een moment dat de waarden eindelijk overeenkomen. Misschien onthullen ze juist een nieuw aspect van de zwaartekracht.

Tot die tijd blijft de constante net een beetje onzeker. Dat is frustrerend voor sommige fysici. En voor anderen juist een reden om verder te zoeken.