Constante snelheid

Stephen Parker, één van de onderzoekers,
met een van de twee kristallen die werden
gebruikt om de lichtsnelheid te meten.
Foto: UWA School of Physics

Einstein zei het al in 1905: de lichtsnelheid (in vacuüm) is altijd constant voor iedereen. Daarmee gaf hij een verklaring voor het Michelson-Morley experiment. Dat had aangetoond dat de lichtsnelheid gelijk is in twee loodrecht op elkaar staande richtingen. Het experiment toonde aan dat de absolute ether niet bestond en dat alles relatief was...wat Einstein mooi in een theorie kon gieten.

Het Michelson-Morley experiment was een bewijs voor de zogenaamde Lorentzinvariantie, het idee dat het resultaat van natuurkunde-experimenten niet afhangt van de snelheid of de oriëntatie van het laboratorium in de ruimte.

Een team Duitse en Australische onderzoekers heeft nu het experiment van Michelson en Morley overgedaan met een immense nauwkeurigheid. Daarvoor koelden ze twee saffieren, loodrecht op elkaar geplaatst, af tot vier graden boven het absolute nulpunt. Ze gebruikten microgolven om beide saffieren te laten trillen. De juiste frequentie van die trillingen hangen af van de snelheid van het licht.

Door het experiment rond te draaien konden de onderzoekers zien of de trillingsfrequenties (en dus de lichtsnelheid) veranderden met de stand van de kristallen. Dat gebeurde niet. Hun conclusie was dat de lichtsnelheid in alle richtingen constant is, met een nauwkeurigheid van 1/1000 000 000 000 000 000. Daarmee konden de onderzoekers enkel maar de Lorentzinvariantie van de lichtsnelheid bevestigen.

Waarom is dit belangrijk? Vele natuurkundigen zoeken naar een allesomvattende theorie, die zowel de standaardtheorie van elementaire deeltjes omvat als zwaartekracht. Vele van die theorieën laten toe dat Lorentzinvariantie verbroken wordt, zeg maar dat de lichtsnelheid lichtjes varieert naargelang de omstandigheden. Sommige theorieën steunen zelfs op de verbreking van de Lorentzinvariantie. De nieuwe metingen van de lichtsnelheid maken al deze speculatieve theorieën dus minder waarschijnlijk.