211service.com
Hoe dualiteit het dilemma van de donkere materie kan oplossen
Het debat over de golf- of deeltjesachtige aard van licht verteerde fysici gedurende 300 jaar nadat Isaac Newton voorstander was van deeltjes en Christian Huygens het idee van golven steunde. De resolutie, dat licht kan worden gezien als zowel een golf als een deeltje, zou deze natuurkundige reuzen versteld hebben gedaan, net als ons.
Wat ons echter niet zou moeten verbazen, is dat andere schijnbaar hardnekkige argumenten op dezelfde manier kunnen worden opgelost.
Maar volgens Chiu Man Ho van de Vanderbilt University in Nashville en een paar maatjes kan dit precies in petto zijn voor het raadsel van de donkere materie dat astrofysici al bijna 80 jaar bezighoudt.
Het probleem is dat sterrenstelsels zo snel roteren dat de materie die ze bevatten de ruimte in zou moeten vliegen. Evenzo lijken clusters van sterrenstelsels niet genoeg massa te bevatten om ze aan elkaar te binden en zouden ze dus uit elkaar moeten vliegen. Aangezien dit duidelijk niet gebeurt, moet een of andere kracht deze massa's op hun plaats houden.
Astrofysici hebben twee verklaringen naar voren gebracht. De eerste is dat deze sterrenstelsels gevuld zijn met onzichtbare massa en deze zogenaamde donkere materie zorgt voor de extra zwaartekracht. De tweede is dat de zwaartekracht sterker is op deze intergalactische schalen en dat geldt ook voor het werk op zich, een idee dat gemodificeerde Newtoniaanse dynamiek of MOND wordt genoemd.
Er is geen liefde verloren tussen de voorstanders van donkere materie en hun MONDiaanse tegenhangers: beiden zeggen dat de ander ongelijk heeft en speuren het universum af op zoek naar bewijs om hun tegenstanders te verdoemen. Geen van beide partijen heeft het argument van de ander tot dusver overtuigend verworpen, maar alle betrokkenen lijken het erover eens te zijn dat wanneer de een zegeviert, de ander onder de voet zal worden gelopen.
Misschien is er echter nog een andere mogelijkheid: dat ze allebei gelijk hebben.
Wat dit mogelijk maakt, is een nieuwe benadering van zwaartekracht waarin het een opkomend fenomeen is dat verband houdt met entropie. We hebben hier een paar maanden geleden naar gekeken.
Het basisidee is dat delen van het universum verschillende niveaus van entropie hebben en dit creëert een kracht die materie herverdeelt op een manier die entropie maximaliseert. Deze kracht noemen we zwaartekracht.
Tot dusverre is deze benadering uitgegaan van een eenvoudig universum. Maar kosmologen weten dat ons heelal niet alleen uitdijt, maar ook van ons weg versnelt. Wat Chui en co. hebben gedaan, is zwaartekracht afleiden als een opkomende kracht met dezelfde entropische benadering, maar deze keer in een universum dat aan het versnellen is.
Het resultaat is een vorm van zwaartekracht waarin parameters voor versnelling en massa een vreemd soort dualiteit delen: ofwel kan men de versnellingsterm als gewijzigd beschouwen zoals in MOND; of de massaterm kan net zo gemodificeerd zijn, zoals in de donkere-materietheorie.
In feite zeggen Chui en co dat donkere materie en MOND twee kanten van dezelfde medaille zijn.
Interessant is dat het effect van elk type wijziging schaalafhankelijk lijkt te zijn. In deze theorie werkt de MONDiaanse interpretatie op de galactische schaal, terwijl de donkere materie-interpretatie het beste werkt op de schaal van galactische clusters.
Dat is eigenlijk ook hoe het observationele bewijs eruitziet. MOND lijkt het werkelijke gedrag van sterrenstelsels beter te verklaren, terwijl de benadering van donkere materie de structuur van clusters van sterrenstelsels beter verklaart.
Zou het kunnen dat beide manifestaties van hetzelfde zijn? Alleen de dapperen of dwazen zouden het uitsluiten. En er zijn vreemdere dingen gebeurd in de natuurkunde, zoals Newton en Huygens zeker zouden bevestigen.
Referentie: arxiv.org/abs/1005.3537 : MONDian Donkere Materie