6 mysteries die in 2016 opgelost kunnen worden

Van de oorsprong van het leven tot het lot van het universum, er is genoeg waar wetenschappers gewoonweg niets van af weten. Maar ze boeken vooruitgang. 2015 was een geweldig jaar voor de wetenschap: we zagen het klimaatakkoord, foto's van dwergplaneten en we hebben bewijs van stromend water op Mars gezien. Dus wat zal er gebeuren in 2016 - zijn er belangrijke wetenschappelijke mysteries die kunnen worden opgelost? We vroegen drie deskundigen om te speculeren.

1. Wat is er voorbij het ‘standaard model’ van de fysica?

Deeltjesversneller Large Hadron Collider heeft al één ding van het lijstje afgevinkt met de ontdekking van het Higgs Boson in 2012. Sinds 3 juni 2015 is de LHC aan Run 2 begonnen na een paar jaar van upgrades. En deze keer botsen de protonen tegen elkaar met bijna de dubbele hoeveelheid energie als de vorige keer. Deze maand hebben de eerste experimenten een hint van een nieuw deeltje onthuld.

Dit zou een aanwijzing voor ‘supersymmetrie’ kunnen zijn, een theorie die stelt dat er een zwaardere ‘superpartner’ is voor elke deeltje in het ‘standaard model’ (onze huidige beste theorie over de subatomaire wereld). Supersymmetrie is belangrijk omdat het veel fundamentele mysteries binnen de fysica kan verklaren, zoals wat ‘donkere materie’ is, of de manier waarop de wetten van de fysica zo fijn lijken afgesteld om de wereld om ons heen te maken. Ook kan het nieuwe deeltje een teken zijn van een verborgen dimensie, een tweede Higgs boson, of – voordat we te enthousiast worden – een vals alarm. We zullen moeten wachten op meer data in 2016 om meer met zekerheid te kunnen zeggen.

2. Kunnen we meer elementen creëren?

Sinds de jaren ’30 zijn wetenschappers kunstmatige elementen aan het maken door verschillende deeltjes tegen elkaar te botsen, om zo nieuwe atomen te creëren. We kennen nu zo’n 24 synthetisch elementen, die het periodieke stelsel tot 118 elementen brengt. Met de recente synthese van het 117e element en de officiële erkenning van de vier meest recent ontdekte elementen, is de nog overgebleven lacune in het gekende stelsel ingevuld.

Wetenschappers blijven hun pogingen voortzetten om het stelsel uit te breiden. Ze proberen element 120 en verder te maken. Suggesties dat element 122 zou zijn ontdekt, lijken misplaatst. De meest recente ontwikkelingen hebben de neutron-rijke isotoop Calcium-48 gebruikt als een ‘nucleaire kogel’ en afgevuurd in een zware kern om het nieuwe element te creëren. Verdere successen kunnen omvatten dat er een nog zwaardere atoom wordt gebruikt dan de kogel, eerder dan een zwaarder doelatoom. Het zou ook kunnen afhangen van de beschikbaarheid van een betere nucleaire accelerator. Gehoopt wordt dat – ondanks dat de meeste synthetische elementen snel bederven – een groep van nieuwe zwaardere elementen kunnen bestaan in een ‘eiland van stabiliteit’.

3. Wat is donkere materie?

Donkere materie is het mysterieuze spul dat overal in het universum lijkt te zijn. Het is bovendien vijf keer overvloediger dan de gewone materie waaruit sterren, de planeten en wijzelf bestaan. Het is zelfs zo dat we tot nu toe alleen indirect bewijs hebben voor donkere materie, door astronomische waarnemingen van de aantrekkende zwaartekracht die het heeft op de sterren en de sterrenstelsels. Tot we er een meer directe meting van kunnen maken, zullen we niet zeker zijn wat het is en hoe het past in het standaard model van de deeltjesfysica.

Geavanceerde experimenten zoals het Large Underground Xenon-experiment (LUX) bereiken nieuwe niveaus van precisie bij hun pogingen om een ‘donkere materie-kandidaat’ genaamd het ‘zwakke interactieve massieve deeltje’ direct te detecteren als het interacteert met de gewone materie op aarde. Dus, 2016 kan het jaar zijn waarin we eindelijk dit mysterieuze spul in het lab zullen zien.

4. Is er leven op Mars (of op enig andere planeet)?

Op Aarde vinden we overal waar we water vinden – of het nu in het midden van een woestijn is of in hydrothermale bronnen in de dieptes van de oceaan - leven. Dus, wat volgt als we water op een andere planeet vinden, is dat er daar ook potentieel voor leven is. Recente verkenningen van Mars hebben ons begrip van de planeet drastisch verbeterd. We weten nu dat Mars een waterig verleden heeft en meer recentelijk, dat het zout stromend water heeft.

Naast de voortdurende studie van Mars, zal de ruimtesonde Juno in 2016 bestuderen hoeveel water er is op Jupiter. Een andere planeet waar we de meeste kans hebben dat er leven wordt gevonden, is Enceladus (een maan van Saturnus). Het heeft een ijzige korst, maar recent is ontdekt dat er geisers zijn die waterdamp spuiten, dat het een van de meest waarschijnlijke plekken in het zonnestelsel (buiten de Aarde) maakt om leven te bevatten.

5. Bestaan zwaartekrachtsgolven?

Net als Maxwells vergelijkingen van elektriciteit en magnetisme het bestaan van elektromagnetische golven voorspelde, zoals licht, voorspelde Einsteins algemene relativiteitstheorie het bestaan van zwaartekrachtsgolven – die rimpels in de structuur van ruimte-tijd zijn. Maar zelfs al vierde Einsteins theorie in 2015 zijn 100-jarig bestaan, hebben we die golven nog niet gezien. Dit is voornamelijk omdat ze zo klein zijn: de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) zoekt naar deze golven die verschuivingen van 10.000 keer kleiner dan een proton (die de atomische kern samenbrengt met de neutronen) veroorzaakt over een afstand van vier kilometer.

Net zoals de LHC kwam de LIGO weer terug online in 2015 na een grote upgrade en binnen een week ontstonden de geruchten over een ontdekking. Nog geen officieel woord vanuit LIGO zelf, maar 2016 zou het jaar kunnen worden waarin we ontdekken dat Einstein weer gelijk had.

6. Is Bigfoot echt?

Ontwikkelingen in technologie maken het nu mogelijk om meer zorgvuldig te zoeken naar geruchtmakende of nooit-eerder-ontdekte dieren. Trail camera’s of ‘cameravallen’, zijn kleine camera’s die op afstand worden geactiveerd wanneer een infrarode straal wordt onderbroken en voor een langere tijd op een plaats kan worden gelaten zonder menselijke tussenkomst. Ze worden steeds vaker gebruikt in studies naar wilde dieren om zeldzame of ongrijpbare dieren in de gaten te houden, zoals het Amurluipaard (Panthera pardus orientalis), die voor het eerst in 62 jaar werd gedocumenteerd in China.

UAV’s (Unmanned Aerial Vehicle) of drones worden ook steeds vaker gebruikt in studies naar wilde dieren om ontoegankelijke gebieden te inspecteren vanuit de lucht. Een Canadese studie vond bijvoorbeeld dat beren nu profiteren van voedselbronnen zoals ganzen en hun eieren. Mogelijk als gevolg van een veranderend klimaat. Deze UAV’s kunnen vliegen boven de waarschijnlijke habitat van Bigfoot (of welk gezocht dier dan ook) in de hoop dat we iets op camera vastleggen.