NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/nieuws/2014/09/19/natuurconstante-ook-constant-in-een-sterk-zwaartekrachtsveld/

Geprint op :
18 oktober 2017
15:11:59

Het idee dat de natuurwetten en fundamentele natuurconstanten niet afhangen van lokale omstandigheden staat bekend als het equivalentieprincipe. Dit principe is de hoeksteen van Einsteins algemene relativiteitstheorie. FOM-fysici, werkzaam bij het LaserLaB op de Vrije Universiteit Amsterdam, hebben het principe getest door te bepalen of een van de natuurconstanten, de massaverhouding tussen protonen en elektronen, afhangt van de sterkte van het zwaartekrachtsveld waarin de deeltjes zich bevinden.

Laboratoria op aarde en in de ruimte
De onderzoekers vergeleken de proton-elektron-massaverhouding nabij het oppervlak van witte dwergen met de massaverhouding in een laboratorium op aarde. Witte dwergen zijn sterren in een laat stadium van hun levenscyclus, die geïmplodeerd zijn tot één procent van hun oorspronkelijke afmeting. Het zwaartekrachtsveld op het oppervlak van deze sterren is daarom zo'n 10.000 keer sterker dan dat op aarde. De fysici concludeerden dat zelfs in deze sterke velden de proton-elektron-massaverhouding hetzelfde is, binnen een marge van 0,005 procent. In beide gevallen is het proton 1836.152672 maal zo zwaar als het elektron.

Absorptiespectra
De Nederlandse fysici werkten samen met sterrenkundigen van de University of Leicester, de University of Cambridge en de Swinburne University of Technology in Melbourne. Het team analyseerde absorptiespectra van waterstofmoleculen in de fotosfeer van de witte dwergsterren (de fotosfeer is een buitenste sterlaag die licht uitzendt). De onderzoekers vergeleken deze astronomische spectra met spectra die zij in het LaserLaB hadden gemeten met behulp van een laseropstelling.

Absorptiespectra geven aan welke stralingsfrequenties een deeltje absorbeert. Een kleine afwijking van de proton-elektron-massaverhouding zou de structuur van een molecuul veranderen en daarmee ook zijn absorptiespectrum. Een vergelijking van de spectra leert echter dat de waarde van de proton-elektron-massaverhouding onafhankelijk is van het zwaartekrachtsveld.

Rock-solid
FOM-promovendus Julija Bagdonaite: "We hebben eerder bevestigd dat deze natuurconstante constant is in de tijd, met metingen van de Very Large Telescope in Chili. Nu hebben we de Hubble  ruimtetelescoop gebruikt om zijn constantheid te beproeven in verschillende zwaartekrachtsvelden. Steeds vinden we de bevestiging: natuurconstanten zijn rock-solid."

Contactinformatie
Prof.dr. Wim Ubachs, LaserLaB Vrije Universiteit Amsterdam, +31 (0)20 598 79 48

Afbeeldingen
De astronomische spectra zijn waargenomen met de Cosmic Origins Spectrograph (COS) aan boord van de Hubble ruimtetelescoop. Voor afbeeldingen van COS kunt u terecht op de NASA website.

Referentie
Limits on a Gravitational field Dependence of the Proton-to-Electron Mass Ratio from H2 in White Dwarf Stars, Physical Review Letters, 18 september 2014.
Het artikel staat op de preprintserver: ArXiv.