Vanaf vandaag is natuurkundige Robbert Dijkgraaf directeur van het prestigieuze Institute for Advanced Study in Princeton. KIJK sprak met hem over zijn nieuwe baan en de stand van zaken binnen zijn vakgebied.

KIJK: Hoe is de wetenschap veranderd sinds de tijd dat Albert Einstein verbonden was aan het Institute for Advanced Study?

Robbert Dijkgraaf: “Einstein kon bijvoorbeeld bedenken dat tijd ook van zwaartekracht afhankelijk is, maar kon dat niet meten. Met gedachte-experimenten kon hij natuurlijk wel de innerlijke consistentie van zijn eigen ideeën toetsen, maar pas in de jaren tachtig werden zijn ideeën bevestigd, met behulp van atoomklokken en straaljagers. In zijn tijd kwamen er veel astrofysische en kosmologische metingen beschikbaar, wat de behoefte aan een brede universele theorie van de zwaartekracht stimuleerde. Nu zitten we in een vergelijkbare fase. We nemen een aantal raadselachtige zaken waar: donkere energie en materie, een versnelling van het universum, de manier waarop gravitatie zich gedraagt op galactische schaal… De rafelrandjes van Einsteins theorieën komen in beeld en worden door metingen gevoed. Er valt nog veel aan te vullen.”

“Zelfs onze standaardbeschrijving van elementaire deeltjes is nog onvolledig. Er bestaan asymmetrieën in de natuur die we niet goed snappen, zoals de asymmetrie tussen materie en antimaterie De huidige verklaring is een kleine voorkeur van het universum voor het een boven de ander, die ervoor heeft gezorgd dat er vlak na de oerknal net iets meer materie dan antimaterie was. Die zijn tegen elkaar weggestreept en het nettoresultaat zijn wij en het universum. Tweede effect is dat de natuur links-rechts asymmetrisch is met een voorkeur voor linkshandigheid. Dat zien we duidelijk terug in een specifieke sector van de natuur, de zwakke wisselwerking. (Een van de vier bekende krachten die een rol spelen in ons heelal, naast de zwaartekracht, de elektromagnetische kracht en de sterke kracht, red). De experimenten in CERN bekijken precies die sector. Het is natuurlijk erg spannend om in een tijd te leven waarin dit soort metingen plaatsvindt.”

Meten is dus weten. Maar spelen toeval en intuïtie ook wel eens een rol?

“We zoeken nu naar het Higgsboson, het elementaire deeltje dat ons standaardmodel van de deeltjesfysica kloppend moet maken. Maar misschien meten we daarnaast of daarachter nog iets dat minstens even belangrijk is. En we moeten ook niet vergeten dat er vaak puur via denkwerk grote stappen kunnen worden gemaakt. We moeten blijven nadenken over de paar ingrediënten die we hebben. Je moet ook wel een beetje weten in welke hoek je moet zoeken om uiteindelijk te kunnen reconstrueren hoe het huidige heelal kon ontstaan. Als je de hele weg van de natuur wil reconstrueren door metingen, is dat enorm tijdrovend, maar als je al een beeld hebt van welke kant de natuur op gaat kun je alvast een lijn uitzetten en die nader bekijken.”

Als de processen die tot ons universum hebben geleid niet allemaal direct waarneembaar zijn, hoe moeten we ons die dan voorstellen om ze te kunnen zoeken?

“Einstein probeerde de quantumwereld te visualiseren en dat moet je misschien niet doen. Wij zijn gewoon niet uitgerust om ons bepaalde dingen voor te stellen. Als ik over de positie en snelheid van deeltjes nadenk vanuit de klassieke mechanica en me een voorstelling van zaken probeer te maken, zie ik bijvoorbeeld kleine knikkertjes voor me. Die hebben een positie en snelheid. Maar binnen de quantummechanica kun je van een deeltje niet tegelijk de positie en snelheid bepalen. En dat kunnen we ons erg lastig inbeelden. Maar zolang we ermee kunnen rekenen, hoeven we het ons niet precies voor te kunnen stellen. De houding tegenwoordig is meer zoiets van soit, so be it – of ook wel shut up and calculate! Natuurlijk betekent dat niet stoppen met denken. We moeten blijven denken over nieuwe interpretaties, niet om uiteindelijk alles binnen de oude waarden te laten passen, maar juist om een stap verder te zetten.”

Dit is een fragment van een interview, te vinden in KIJK 8/2012. Dit nummer ligt in de winkel van 29 juni tot en met 26 juli.

Meer informatie:

• www.robbertdijkgraaf.com
• Robbert Dijkgraaf Appointed Director of Institute for Advanced Study
• DWDD University: college van Robbert Dijkgraaf over de oerknal

Tekst: John Edwards

Beeld: Lumidek/CC BY-SA 3.0