Donkere materie bestaat niet

De titel is wat provocerend want uiteraard is moeilijk te bewijzen dat iets niet bestaat. Maar ik wil aantonen dat het bestaan van donkere materie niet erg waarschijnlijk is.

Donkere materie wordt verondersteld te bestaan om de waargenomen baanbeweging van verre sterren in sterrenstelsels (zoals ons eigen Melkwegstelsel) te verklaren op een wijze die consistent is met de zwaartekrachttheorie. (Wikipedia)
De snelheid waarmee sterren bewegen in de spiraalarmen van sterrenstelsel kan niet worden verklaard door de totale aanwezige gemeten massa. De snelheid is veel te hoog en wel zo hoog dat er een ander mechanisme aan ten grondslag moet liggen. Of er moet sprake zijn van een verklaring die onze fantasie nu nog te boven gaat of van een verklaring dat er in het centrum van dat sterrenstelsel veel meer onzichtbare massa aanwezig is.
Een klein deel van die onzichtbare materie kan zijn opgebouwd uit gewone materie van uitgedoofde dwergsterren, kleine zwarte gaten, koele gaswolken of wat dan ook. Maar het grootste deel van die donkere materie moet dan wel bestaan uit materie die niet kan worden waargenomen.

En hoewel donkere materie een oplossing lijkt te zijn voor eerder genoemde zaken, roept het ook heel veel vragen op. Wat dat  betreft lijkt de oplossing met donkere materie veel op de epicykels die werden gebruikt als correctie op de volmaakt cirkelvormige bewegingen van de planeten en de sterren rond de aarde.

Epicykels

Voor maar ook tijdens het leven van Corpernicus (tot 1543) dacht men dat de aarde het middelpunt was van het heelal. De zon, de maan en sterren bewogen daar met perfecte cirkelvormige banen omheen. Alleen de zwerfsterren paste niet in dit plaatje. In die tijd had men nog geen idee van het bestaan van bijvoorbeeld Mars. Men dacht aan een gewone ster die een bijzondere baan aan de hemel beschrijft.

Om hun bewegingen te verklaren, bedacht Eudoxus (ongeveer 400 tot 350 jaar voor Christus) een ingenieus mechanisch systeem, bestaande uit twee aan elkaar bevestigde, concentrische bollen die met dezelfde snelheid in tegengestelde richting draaien. De zogenaamde Epicykels.

Met behulp van zo’n 55 van die Epicykels kon men tot ver in de toekomst de posities van de planeten voorspellen. Zelfs nauwkeuriger dan Corpenicus die er vanuit ging dat de zon het middelpunt was van het heelal en de planeten in perfecte cirkels rond de zon draaide.

Problemen met donkere materie.

1. Tot nu toe is de samenstelling van donkere materie, als die al bestaat, een onopgelost probleem.

   

   En alsof dat al niet erg genoeg is werd in 1988 ontdekt dat de kosmos ook nog lijkt te bestaan uit een niet te detecteren donkere energie. De verdeling van de energie- en materieinhoud van ons heelal moet er dan ongeveer zo uitzien:
   72 procent komt voor rekening van donkere energie en
   24 procent van het totaal bestaat uit donkere materie en minder dan
   4 procent van het totaal, uit gewone materie.
   Van die vier procent is overigens ongeveer driekwart ook onzichtbaar. Het zichtbare te bestuderen heelal vertegenwoordigt in dit model dus slechts één procent van de totale inhoud van het heelal.

2. In elliptische sterrenstelsels komt aanzienlijk minder donkere materie voor dan in spiraalstelsels.

   In 2003 werd zelfs vastgesteld, met behulp van de beste spectroscoop en na onderzoek aan drie verschillende exemplaren, dat donkere materie opvallend afwezig is in deze stelsels. (Wikipedia)

3. Posities planeten tonen weinig donkere materie in het zonnestelsel aan.(Astroblogs)

   

   Ook de sterren in ons eigen sterrenstelsel bewegen sneller dan verklaard kan worden aan de hand van de gemeten massa. Alleen kijkend naar materie dan zou ons melkwegstelsel voor 80% uit donkere materie moeten bestaan en ook in ons eigen zonnestelsel moet de invloed daarvan merkbaar zijn.
   Twee Russische sterrenkundigen Nikolay Pitjev en Elena Pitjeva (Universiteit van St. Petersburg) denken dat de aanwezigheid van donkere materie in ieder geval meetbaar moet zijn op de banen van de planeten in ons zonnestelsel. Vandaar dat het tweetal de archieven in is gedoken en de exacte posities van de planeten aan de hemel sinds 1910 op een rijtje heeft gezet, 677.000 posities in totaal. De uitkomst is verrassend: ze konden geen meetbaar effect van donkere materie uit de gegevens halen.

Uiteraard is het aantrekkelijk om vanuit de bestaande natuurwetten alle verschijnselen te kunnen verklaren, maar als het, net als bij de Epicykels, op kunstgrepen gaat lijken dan is het waarschijnlijk beter om naar andere, nog niet bestaande, oplossingen te zoeken.

Grote vraag is waarom donkere massa wel aanwezig is in spiraalvormige sterrenstelsels en niet in elliptische. En als het dan zo rijkelijk aanwezig is in ons eigen sterrenstelsel, waarom is de invloed nabij ons zonnestelsel dan niet te detecteren? Daarbij komt dat alle inspanningen om maar een fractie van deze materie op aarde te detecteren op niets zijn uitgelopen.

1. UvA-hoogleraar komt met eigen, alternatieve theorie zwaartekracht – 1 april 2016
   Eén van de belangrijkste speurtochten van de hedendaagse natuurkunde, naar donkere materie in het heelal, berust op een misverstand. Dat zegt de Amsterdamse theoreticus prof. Erik Verlinde. De donkere materie, die geen licht geeft maar wel zwaartekracht geeft, bestaat niet volgens Verlinde, die dezer dagen een alternatieve zwaartekrachttheorie publiceert.
2. De mysterieuze donkere materie in het heelal bestaat misschien niet uit onbekende elementaire deeltjes, maar uit “macro’s” – superzware kogels met afmetingen van minder dan een millimeter tot misschien wel een paar meter.
3. Is dit dé manier om donkere materie te vinden?
   Het heelal bestaat voor 24 procent uit donkere materie, maar we hebben het nog nooit gevonden. Op dit moment bevinden er zich observatoria onder het aardoppervlak om donkere materie te vinden, maar dit is wellicht niet nodig. Deense fysici presenteren namelijk een nieuwe manier om donkere materie te detecteren.
4. Waaruit bestaat donkere materie?
   Omdat het niet zichtbaar is, zelfs niet met de meest geavanceerde meetapparatuur, blijft het lastig zoeken.
5. Deeltjes donkere materie detecteren met nano-explosieven?
   Al jaren wordt door verschillende teams van natuurkundigen – zoals met de LUX detector – geprobeerd om op directe wijze de deeltjes te detecteren waaruit donkere materie zou bestaan, maar tot nu toe zonder succes.
6. De Nikhef-onderzoekers gaan samen met internationale collega’s op zoek naar deze donkere materie.
   Het vinden van sommige ‘zichtbare subatomaire deeltjes is al een bijzonder moeilijke opgave, maar hoe vind je ‘onzichtbare’ deeltjes? Dat kan door de reactie van donkere materie met ons bekende deeltjes te bekijken. De kans op zo’n reactie is echter erg klein omdat donkere materie in alle waarschijnlijkheid aan een zwakke wisselwerking deelneemt, dus weinig botst met andere deeltjes.
7. Net sluit zich iets verder om donkere materie.
   Wetenschappers achter het Super Cryogenic Dark Matter Search-experiment (SuperCDMS) laten weten dat ze een deeltje op het spoor zijn dat wel eens de lang gezochte donkere materie kan zijn.