Sabbatperiode Thomas Van Riet: Een nieuwe kijk op de aard van donkere energie

De werking van het universum blijft een mysterie op de allergrootste schaal (kosmologie) en allerkleinste schaal (elementaire deeltjesfysica). Dit is geen struikelblok voor de ontwikkeling van de meeste wetenschap en technologie omdat die gericht is op de lengte-schalen tussen het allergrootste en het het allerkleinste. Echter, om een antwoord te krijgen op de fundamentele vragen is het cruciaal om de extremen te begrijpen. Wat zijn de fundamentele bouwstenen (deeltjes) van het universum en hun interacties (krachten)? Wat is de oerknal en wat is een zwart gat? Een van de meest uitdagende problemen in fundamentele fysica vandaag is een paradox die het allerkleinste met het allergrootste verbindt: de donkere energie. Donkere energie is sinds 1998 waargenomen en is de substantie die bijna 70% van de totale energie in het zichtbare universum uitmaakt en het is verantwoordelijk voor het afstotende karakter van de zwaartekracht op kosmologische lengteschalen. De zwaartkracht trekt objecten naar elkaar toe op alledaagse en astronomische lengteschalen, maar lijkt afstotend te werken op kosmologische afstanden. Dit leidt ertoe dat het universum expandeert op steeds snellere wijze. De kwantummechanica, dus de fysica van het allerkleinste, heeft hiervoor op het eerste zicht een verklaring: de kwantumfluctuaties van materie en energie op zeer kleine lengtes leidt tot een constante 'vacuum'energie in het universum die gravitatie afstotend kan maken op een bepaalde lengte. Het probleem is echter dat die lengte extreem klein is i.p.v. extreem groot. Dus kwantummechanica is niet consistent met kosmologie. Maar om deze berekening correct te doen, hebben we een theorie van kwantumgravitatie nodig. Snaartheorie is de meest uitgewerkte kandidaat. Mijn onderzoek tijdens de sabbatical gaat over de vraag of snaartheorie inderdaad donkere energie beschrijft. Mijn eerdere onderzoek lijkt te impliceren dat deze energie moet afnemen in de tijd en toekomstige observaties zouden dit kunnen bevestigen.