Zon op invloed op radioactief verval

De zon zet de natuurkunde op zijn kop
Het kan niet. En toch is het gemeten. ‘Iets’ afkomstig van de zon beïnvloedt radioactief verval. De natuurkunde staat voor een groot raadsel.

‘Wat wij suggereren is dat iets dat eigenlijk nooit ergens mee reageert dat nu dus wel doet – en daarbij iets verandert dat eigenlijk niet kàn veranderen.’ Aldus de samenvatting van atoomfysicus Jere Jenkins, van een artikel dat hij in juli publiceerde, samen met collega’s Efraïm Fischbach en Peter Sturrock. Een artikel dat in de natuurwetenschappelijke wereld met ongeloof en grote twijfel is ontvangen. Want het probleem reikt wellicht veel verder dan dat ‘iets’ iets onmogelijks doet. Als de waarnemingen die zij hebben gedaan kloppen, is het complete bouwwerk van de moderne natuurkunde toe aan een grondige verbouwing.

Kern van deze spectaculaire ontwikkeling is het verschijnsel ‘radioactief verval’, het spontaan uiteenvallen van zware, instabiele atoomkernen in een lichtere kern en een of meer elementaire deeltjes. Spontaan – daar draait het om. Het is het pure gevolg van interne stabiliteit. Natuurkundigen kunnen verval uiteraard uitlokken door die kernen te bombarderen, maar in principe gebeurt verval spontaan, ‘zomaar’, zonder enige oorzaak. En de kans op verval, die verandert nooit. Ieder zwaar atoom heeft zijn unieke ‘vervaltijd’, en niets en niemand kan daar iets aan veranderen. Die overtuiging is praktisch een dogma in de moderne natuurkunde – en het fundament onder de C-14-dateringsmethode.

Seizoenseffect
Dat bracht natuurkundige Efraïm Fischbach van de Purdue Universiteit jaren geleden op het idee om radioactief verval te gebruiken om een random number generator te maken, een apparaat dat volstrekt willekeurige getalreeksen produceert. In de natuurkunde is dat een zeer nuttig ding – maar uiterst lastig te maken omdat ze in de meest gevallen net niet echt random zijn, vanwege invloeden van buitenaf. Radioactief verval moest uitkomst brengen. Maar dat bleek lastiger dan gedacht. De uiterst nauwkeurige metingen van vervaltijden die hij verzamelde, liepen frustrerend flink uiteen. En toen Fischbach dankzij het Amerikaanse Brookhaven National Laboratory en de Fysikalisch-Technische Bundesanstalt een groot aantal meet-reeksen van vervaltijden in handen kreeg, ontdekte hij iets héél merkwaardigs: een seizoenseffect. De vervalsnelheid veranderde door het jaar heen: ze was een fractie groter in de winter. Alsof de zon (die in de winter iets dichter bij de aarde staat) dat verval beïnvloedt.

Maar Fischbachs eerste reactie was uiteraard dat dit een fout moest zijn in de meetapparatuur. Het wisselen der seizoenen (temperatuur, vochtigheid, zoiets) had blijkbaar invloed op de meting. Maar andere series, op compleet andere wijze verkregen, lieten hetzelfde effect zien. En alle speurwerk ten spijt, kon die oorzaak niet worden opgespoord. Vier jaar geleden kwam Jere Jenkins met het raadsel in aanraking: in december 2006 veroorzaakte een spectaculaire zonnevlam, een gigantische ‘storm’ op het oppervlak van de zon, een merkwaardige ‘dip’ in het vervaltempo van een testmonster (van het radioactievemangaan-54). Toeval? Weer een foutje in de apparatuur, nu veroorzaakt door de zonnevlam? Het was om hopeloos van te worden.

Subtiele schommelingen in radioactief verval
Fischbach en Jenkins publiceerden hun gegevens, en korte tijd later ontmoetten ze Peter Sturrock, emeritushoogleraar van de universiteit van Stanford. Sturrock is een expert op het gebied van zonneneutrino’s: die kleinste en lichtste aller deeltjes die in de kern van de zon ontstaan (als afvalproduct van de kernfusie daar) maar verder overal doorheen vliegen. Fischbach en Jenkins dachten dat neutrino’s de schuldigen waren. Sturrock achtte dat uitgesloten: die botsen werkelijk bijna nooit op wat voor kern dan ook. Maar hij had wel een tip: als de zon hier iets mee te maken had, moest er in die meetseries niet alleen een jaarlijkse ‘golf’ zitten, maar wellicht ook een ‘golfje’ dat samenhing met de rotatie van de zon. In Brookhaven haalde Jenkins de series door de computer – en kijk: radioactief verval vertoont een subtiele schommeling van 33 dagen. Niet 28 dagen: de tijd die de buitenste lagen van de zon nodig hebben om een rotatie te volbrengen, maar 33: de rotatieperiode van de kern van de zon. Dààr moest de oplossing van het raadsel zitten. Hier was werkelijk iets héél vreemds aan de hand. Begin juli publiceerden ze hun resultaten.

Onbekend deeltje
Zijn de neutrino’s schuldig? Zijn zij het ‘iets’ dat vanuit de zon op radioactieve elementen inwerkt? Het is nauwelijks voorstelbaar. Deze deeltjes worden weliswaar in de zon in astronomische aantallen geproduceerd, maar ze zijn elektrisch neutraal en vliegen echt overal dwars doorheen – inclusief de aarde. Of toch? Het mysterieuze aan Jenkins’ meting was dat de ‘dip’ ’s nachts optrad, terwijl de zon aan de andere kant van de aarde stond. Zijn het dan toch neutrino’s? Is het het werk van een ander, nog onbekend deeltje, dat ook in de kern van de zon ontstaat? In dat geval moet niet alleen de natuurkunde, maar ook alle bestaande kennis over de zon grondig in de revisie. Hoe dan ook, als het niemand lukt deze metingen grondig onderuit te halen, staat de natuurkunde voor héél grote problemen.

bron:depers.nl