Hij is één meter tachtig, heeft bruine haren en drinkt in zijn vrije tijd graag een biertje. Promovendus Jacob Noordmans lijkt een doodnormale jongen. En toch staan er in zijn proefschrift resultaten die Einsteins theorie onderuit zouden kunnen halen. Maar dat hoor je hem zelf niet zeggen.

Noordmans weegt zijn woorden zorgvuldig af. Hij wil graag voorkomen dat iedereen met zijn resultaten aan de haal gaat. ‘Zoals bij het OPERA experiment, waar deeltjes werden gemeten die sneller dan het licht bewogen. Zij publiceerden ook alleen hun opmerkelijke resultaat en suggereerden dat andere experimenten dit moesten nameten. Als je resultaten hebt die een alomgebruikte theorie in twijfel trekken, is dat het enige wat je kunt doen.’

Tijd is niet absoluut

Noordmans zit nu in hetzelfde schuitje. Tijdens zijn promotieonderzoek zocht Noordmans naar afwijkingen in Einsteins speciale relativiteitstheorie. Deze wordt al meer dan een eeuw gebruikt om natuurkundeverschijnselen heel precies te verklaren. Einstein baseerde zijn theorie op de aanname dat de lichtsnelheid constant is, onafhankelijk van de snelheid van de waarnemer.

Een opmerkelijke aanname, als je er over nadenkt. Want wees nou eerlijk: als jij achter een auto aanrent, gaat die minder snel bij je vandaan, dan wanneer je stilstaat. Maar het maakt niet uit of je met een lichtbundel meerent of niet. In beide gevallen heeft hij dezelfde snelheid.

‘Mijn tijd loopt langzamer dan de jouwe.’

Dat betekent dat tijd niet absoluut is. ‘Stel, ik ren achter de lichtbundel aan en jij staat stil. De bundel legt ten opzichte van mij minder afstand af dan ten opzichte van jou. Maar we zien het licht toch allebei met dezelfde snelheid bewegen. Omdat snelheid gelijk is aan de afstand gedeeld door tijd, moeten we dus ook een andere tijd gemeten hebben. Mijn tijd loopt langzamer dan de jouwe. Dit betekent dus dat ik langer leef.’

Hardloopschoenen

Niet meteen je hardloopschoenen aantrekken of alleen in de hoogste versnelling fietsen: dit effect is alleen merkbaar als je eigen snelheid in de buurt van de lichtsnelheid komt. En op het moment lukt wetenschappers dat alleen nog maar met kleine deeltjes, zoals muonen.

Ze gebruiken Einsteins speciale relativiteitstheorie om aan de hand van de levensduur van het stilstaande muon, die van het bewegende muon te berekenen. Maar Noordmans gebruikte een ánder model, een uitbreiding van Einsteins speciale relativiteitstheorie, om die levensduur te voorspellen. Want ook al levert Einstein’s theorie nog verreweg het belangrijkste en meest gebruikte model, hier en daar wordt er wel degelijk aan gesleuteld.

Experimentele data

Experimentele data liet zien dat de berekeningen van de snelheid van de bewegende muonen met het aangepaste model gebruikt door Noordmans, beter pasten bij de gemeten snelheden dan de voorspellingen aan de hand van Einsteins model.

Maar Noordmans blijft zelf sceptisch. ‘Eigenlijk geloof je er zelf ook niet helemaal in. Je eerste gedachte is niet dat de speciale relativiteitstheorie niet klopt. Je denkt: kijk nog eens naar de data, doe het experiment nog een keer. Dat hebben we dan ook geadviseerd in de publicatie.’ Maar niet publiceren, dat is niet bij hem opgekomen. ‘Als je alles naar eer en geweten hebt gedaan en je krijgt een resultaat dat je niet verwacht, dan moet je dat ook publiceren’.

Daarom formuleert Noordmans nogmaals zijn resultaat met de nodige voorzichtigheid. ‘Met de data die we nu gebruikt hebben voor de berekening, klopt het door ons gebruikte model beter dan Einsteins speciale relativiteitstheorie. Daar moet iedereen zijn eigen conclusie maar uit trekken.’