• Snaarkosmoloog Diederik Roest

    De theorie die niet in je hoofd past

    Wie kan zich elf dimensies voorstellen? Niemand. Zelfs snaarkosmoloog Diederik Roest niet. Maar uitrekenen kan hij ze wel! En erover vertellen.

    De Jonge Akademie

    Elk jaar kiest de Jonge Akademie – onderdeel van het belangrijke wetenschapsinstituut KNAW – tien jonge topwetenschappers die vijf jaar lid zullen zijn. Ze moeten niet alleen extreem goed zijn, maar ook belangstelling hebben voor wetenschap in het algemeen én dat naar buiten kunnen brengen.

    Voor Groningen waren al lid neurowetenschapper André Aleman en dierecoloog Irene Tieleman.

    Nee, hij is geen Big Bang-achtige wetenschapper. Niet iemand die ’s ochtends begint te schrijven in de hoek van het schoolbord op zijn kamer en ’s avonds de ultieme theorie heeft. Sterker nog: op een gemiddelde werkdag zit snaarkosmoloog Diederik Roest nauwelijks in zijn eentje te rekenen. ‘Het is meer brainstormen, lezen of nieuwe invalshoeken bedenken. Pas in het allerlaatste stadium ga je rekenen’, zegt hij. ‘En dat is ook leuk, want je bent enthousiast en wilt kijken of je idee klopt.’

    Zijn ogen glinsteren als hij vertelt. Woorden buitelen over elkaar heen, alsof hij bang is dat de luisteraar afhaakt als hij niet snel genoeg is. Want Roest – vanaf volgende maand een van de Groningse leden van de Jonge Akademie – vertelt graag over zijn vak, zelfs al is dat een van de lastigste onderdelen van de natuurkunde: snaartheorie. Mensen hebben recht om te weten wat hij doet met het geld dat de staat hem geeft, vindt hij. Dus is het logisch dat hij zijn best doet. Ook – of juist – als het moeilijk wordt.

    Snaartheorie dus. Dat is de theorie die zegt dat het heelal uit veel meer dimensies bestaat dan de ‘grote’ drie: hoogte, breedte en diepte. Oh en tijd. Dat is er ook eentje. De andere zes of zeven – hoeveel is niet zeker – zijn piepkleine, opgerolde ‘snaartjes’. Ze zijn zo klein dat we niet eens in de gaten hebben dat ze er zijn. Dat komt doordat het heelal in de eerste seconde na de oerknal als een dolle is gaan groeien. Alleen groeide het niet in alle richtingen, maar enkel in die van de ‘gewone’ dimensies. De andere zijn daardoor nu praktisch onzichtbaar.

    Griezelig goed

    Maar waarom heb je elf dimensies nodig, als er maar drie kunt zien? Goede vraag, vindt Roest. Oude theoriën kloppen gewoon niet helemaal en wetenschappers zoeken al tientallen jaren naar een ‘theorie van alles’, die de werking van alle krachten in het heelal beschrijft. ‘En als je gaat rekenen met de snaartheorie, past hij griezelig goed op de wereld zoals wij die kennen.’

    Maar abstract is het allemaal wel, zelfs als je Diederik Roest heet en er je beroep van hebt gemaakt. Wie kan zich elf dimensies voorstellen?

    Hij grinnikt. ‘Niemand’, geeft hij toe. ‘Zoiets past gewoon niet in ons hoofd. Daarom is het zo mooi dat er wiskunde is. Dan kun je iets uitrekenen dat je intuïtief niet kunt begrijpen.’

    En er is nog een probleem: de snaartheorie kun je eigenlijk niet testen. Zelfs in gigantische deeltjesversnellers zoals die in het Zwiterse Cern – 27 kilometer lang – wek je geen energiën op die groot genoeg zijn. ‘Juist omdat die snaartjes zo ontzettend klein zijn.’

    Toen kreeg Roest een helder idee: zou het heelal zélf niet groot genoeg zijn? ‘Van het heelal en de ontwikkeling daarvan, snappen we ook nog eens waanzinnig veel!’

    Mind boggling

    Bovendien is diep in het heelal kijken net zoiets als terugkijken in de tijd. Mocht de snaartheorie kloppen en er inderdaad veel meer dimensies zijn, dan zouden die waarneembaar moeten zijn in de eerste momenten na de oerknal. Want toen waren ze dus allemaal even groot. ‘Het heelal biedt dus een geweldige kans om iets observationeels te zeggen over snaren’, zegt Roest.

    Hij hoopt vooral op informatie over quantumfluctuaties: kleine onregelmatigheden in de energie die wegspatten na de oerknal. Die onregelmatigheden werden ook uitvergroot door de inflatie en vormden de basis voor alle ‘klonten’ materie in een heelalsoep die anders egaal was geweest: de sterren en planeten.

    Hoe die fluctuaties precies vorm kregen, is afhankelijk van de theorie. Wat Roest hoopt: ‘Dat je kunt zien dat het heelal zich precies heeft gedragen, zoals de snaartheorie voorspelt.’ En omdat extra dimensies altijd onderdeel zijn van de snaartheorie, krijg je op deze manier dus ook indirecte aanwijzingen voor extra dimensies.

    Hij kijkt op en lacht. ‘Wees nou eerlijk. Dat is mind boggling! Toch?’