Wat is donkere materie?

Alles wat we om ons heen zien bestaat uit onnoemelijk kleine deeltjes. De inhoud van een flesje water is voor het grootste gedeelte opgebouwd uit watermoleculen, H2O. Een watermolecuul is weer opgebouwd uit atomen, twee H atomen en 1 O atoom. Atoom komt van het Griekse woord, ondeelbaar. Inmiddels weten we echter dat atomen wel degelijk opgebouwd zijn uit kleinere deeltjes, de zogenaamde kwantumdeeltjes.

Al deze deeltjes zijn deeltjes die we kunnen zien, voelen en meten. Toch is dit niet alle materie die er is. Sterker nog, het is waarschijnlijk de grote minderheid van alle deeltjes die er zijn. De schattingen zijn dat ongeveer 4-20% van alle deeltjes gemeten kan worden. De rest van alle materie kan (nog) niet gemeten worden. We hebben vrijwel geen idee wat deze materie is en wat het doet. Daarom wordt deze materie donkere materie en donkere energie genoemd.

Waarom kunnen we donkere materie niet zien of meten?

Een witte auto wordt in de zomer minder warm dan een zwarte auto. De witte lak weerkaatst meer zonlicht dan de zwarte lak doet en daarom wordt de zwarte auto warmer. Of de kleur nu wit of zwart is, de deeltjes waarvan de lak gemaakt is weerkaatsen en absorberen allebei een bepaalde hoeveelheid van het licht.

En dat is het bijzondere aan donkere materie. Donkere materie absorbeert helemaal geen licht en het geeft zelf ook geen licht af. Het is daardoor onzichtbaar. We weten echter wel dat het bestaat. Hoe weten we dat? Een ontzettend klein object wordt aangetrokken door een veel groter object. Dat noemen we zwaartekracht. Hoe dichter het kleine object bij het grote object is hoe groter die aantrekkingskracht is. Zo werkt het op aarde, maar ook in het hele heelal.

De aarde draait bijvoorbeeld om de zon. Objecten in het heelal die verder van de zon verwijderd zijn zouden minder snel rond moeten draaien omdat ze minder worden aangetrokken door de zwaartekracht. Dat is echter niet zo. Dit verschil wordt verklaard door de aanwezigheid van donkere materie.

Hoe gaan we ooit donkere materie zichtbaar maken?

Wetenschappers willen heel graag donkere materie onderzoeken. Er wordt verwacht dat donkere materie en donkere energie ons zullen helpen om beter te begrijpen waarom bepaalde natuurwetten werken zoals ze werken. Maar hoe onderzoek je nu iets wat je niet kan zien? Er zijn drie manieren om donkere materie te onderzoeken.

1: Probeer een stukje donkere materie te ‘vangen’. Kilometers onder het aardoppervlak worden installaties gebouwd waarin alleen donkere materie zou kunnen komen. Wetenschappers hopen op deze manier donkere materie beter te kunnen bestuderen.

2: Luisteren naar donkere materie. Een televisie die geen goede ontvangst heeft geeft een zwart-wit ruisbeeld. In werkelijkheid is 1% daarvan straling die afkomstig is van de oorsprong van het heelal. Door te luisteren naar deze straling proberen wetenschappers meer te weten te komen over donkere materie.

3: Kijk naar de effecten van donkere materie. Wetenschappers laten in speciale laboratoria deeltjes tegen elkaar botsen. Door heel precies naar de reactie van deze deeltjes te kijken proberen wetenschappers de effecten van donkere materie te ontdekken.