Kosmologie; een anecdote

Het jaar onzes Heeren 1964. De kosmologie is haar eerste pasjes aan het zetten. Er bestaat al zoiets als het Big Bang model. Hubble – jazeker, die naam klinkt bekend, het is de grote telescoop in een baan rond de aarde; maar waarom heet die telescoop zo? Wel; de astronoom Hubble (dààrom heet die telescoop zo) had in de jaren twintig van de twintigste eeuw, en op basis van een nogal kleine steekproef, beweerd dat melkwegstelsels zich van elkaar weg bewegen. En bovendien had hij beweerd dat ze zich sneller van elkaar wegbewegen, naarmate ze al verder van elkaar weg staan.

En aangezien de steekproef met de jaren groter werd (en Hubbles resultaat telkens bevestigde) en met nog de nodige vijven en zessen, trok de vroege kosmologie de conclusie: het leek er op dat de toestand het resultaat was van een soort explosie. Als je de film van de geschiedenis omgekeerd zou afspelen, dan zou je alle melkwegen geleidelijk dichter en dichter bij elkaar aantreffen, en helemaal aan het begin zou alles in één punt gezeten hebben, waarna dat punt ontplofte. Vraag niet waarom. Het gaat er om dat zich een concept aftekende waarbij de realiteit er precies zou uitzien zoals die er ook werkelijk uitziet, indien alles ooit in één punt had gezeten - en vervolgens ontplofte.

Maar zoals dat gaat met wetenschappen in de kinderschoenen werd dat niet van bij het begin erg serieus genomen. Er waren ook ook wel redenen om dat allemaal niet te serieus te nemen. En verder was het vakgebied nog te jong opdat de verschillende beoefenaars van elkaar wisten wat ze al wisten, met als gevolg een nogal grappig totstandkomen van een nobelprijs, in het jaar onzes Heeren 1964.

Punten die zomaar ontploffen zouden weinig meer zijn dan een woest idee, als het niet mogelijk was om allerlei consequenties uit te rekenen, en vervolgens te checken of die consequenties ook waar zijn. In dit geval zouden we moeten zien dat de melkwegen zich van elkaar weg bewegen. Maar omdat dat nu juist tot het woest idee geleid had, willen wetenschappers (zure ongelovige Thomassen als ze nu eenmaal zijn) nog andere voorbeelden.

En zo kwamen theoretici, ergens in die jaren voor 1964, op het berekende idee, dat indien alles ooit in één punt had gezeten dat vervolgens ontplofte, er dan in het universum een alomtegenwoordige straling moet aanwezig zijn, met een heel preciese temperatuur. Schattingen liepen uiteen van enkele tot tien graden Kelvin. Dat lijkt vaag, maar iedereen die een schatting moet maken van, bijvoorbeeld, de temperatuur waarbij waterstof vloeibaar wordt, zal inzien dat dit een heel preciese voorspelling was.

De volgende stap was dat Russische fysici de stelling lanceerden dat “the Big Bang” – en dat is nog altijd dat ene punt dat zomaar ontplofte – niet veel soeps was, vermits er dan die straling moest zijn van enkele graden Kelvin. En in New Jersey (USA), zo deelden de Russische fysici mee, stond in het lab van Bell Telephone een telescoop die in staat was dat te meten. En aangezien niemand iets van zich liet horen, was het een veilige conclusie dat die straling er niet was: en dus was het model fout. (Vraag: hoe weten de Russen in 1964 zo nauwkeurig wat Amerikaanse telescopen kunnen meten?)

Amerikaanse theoretici, daarentegen, op enkele tientallen kilometer van het lab van Bell, waren ijverig op zoek naar manieren om hun theoretisch model te verifiëren. Kennelijk waren ze zich er niet van bewust dat de telescoop die dat kon zich net niet onder hun neus bevond. (Vraag: waarom weten Russische fysici in 1964 beter wat Amerikaanse telescopen kunnen meten dan de Amerikanen zelf?)

Wat deden dan eigenlijk die onderzoekers die in New Jersey de beschikking hadden over een telescoop, die zomaar in staat was één van de belangwekkendste raadsels van de kosmologie waar te nemen? Wel, ze wilden metingen doen naar een oude supernova die zich in ons eigen welkwegstelsel bevond. En omdat het moeilijk is om straling van één enkel object te isoleren van alle andere straling die we van onze eigen melkweg binnenkrijgen, maakten ze een inventaris op van al die andere straling. De bedoeling was de totale straling te nemen, daarvan alle andere straling af te trekken, en de rest zou de straling zijn die overbleef van de supernova.

Zo gezegd, zo gedaan: inventarizeren, die hap. Zoveel straling met die en die kenmerken? Afkomstig van de zon, weg ermee! Zoveel van dit en dat? Het is de maan, raus damit! Nog een hoop van Venus, Jupiter Mars en de rest van mizerie, fuera! Enzovoort: sterren, wolken, gasnevels, het moest er allemaal aan geloven, het kwam allemaal netjes in de inventaris terecht, en de resultaten werden nauwkeuriger en nauwkeuriger. Het op één na laatste element dat moest worden weggepoetst was de straling die afkomstig was van een geelwitte pasta binnen in de telescoop zelf. Die straling kwam niet meer terug zodra een koppel duiven die in de telescoop een nest hadden gemaakt waren weggewerkt.

En nog bleven de metingen onzuiver! Alle elementen, van de zon en de maan tot de duivestront waren weggewerkt, en nog bleef er ruis over die niet van de supernova afkomstig kon zijn. En de astronomen krabden zich over de kop en in de haren, en hoe hard ze ook maten en herprobeerden en piekerden, er was niets aan te doen: van overal in het heelal kwam die straling binnen, en niemand wist waar ze in godsnaam vandaan kwam.

Oh ja, en de temperatuur van die straling was tussen de 2.5 en 4.5 graden Kelvin.

Op die manier verteld vallen de puzzelstukken natuurlijk vlot in elkaar. In 1964 duurde het iets langer. De theoretici die wanhopig op zoek waren naar een manier om een alomtegenwoordige straling van enkele graden Kelvin te meten, moesten eerst een tikje toevallig in contact komen met astronomen die zich wanhopig bekloegen over een mysterieuze straling van enkele graden Kelvin die van overal leek te komen.

Maar eenmaal zover ging het snel, en het hele avontuur eindigde met een welverdiende nobelprijs. Eind goed, al goed.

In eigen woorden naverteld uit (de warm aanbevolen):

Weinberg, The First Three Minutes, 1977 (1993)
Kolb, Blind Watchers of the Sky, 1996 (1999)