Nobelprijswinnaar Barry Barish: “Exploratief onderzoek is net zo veel waard als onderzoek met een vraag”

“Traditioneel gezien is de academische jaaropening een moment van optimisme waarop we vooruitkijken naar het komende jaar. Dat is dit jaar een wat zwaardere opgave.” Zo opent collegevoorzitter Martin Paul maandag het academisch jaar van de Maastricht University in het Theater aan het Vrijthof. “Dat is niet geheel te wijten aan het feit dat onze stad misgrijpt bij het Eurovisie Songfestival.”

“Op dit moment voeren duizenden academici actie in Leiden bij de alternatieve jaaropening van #woinactie, en dat is te begrijpen.” De invoering van de adviezen van de commissie Van Rijn heeft forse gevolgen volgens Paul. “We moeten samen een oplossing zien te vinden om alle disciplines te laten floreren. Het zit al in het woord universitas dat dit is waartoe wij op aarde zijn.”

Ook het voorgenomen beleid van minister Ingrid van Engelshoven aangaande internationalisering geeft hem weinig reden om iets te vieren. “Daarmee gaat de Nederlandse overheid in tegen de trend van landen om ons heen om juist talent aan te trekken.” Paul zegt niet alleen te willen klagen en geeft aan dat dit alles zijn instelling sterkt om hun rol in de regio, landelijk en internationaal nog serieuzer te nemen.

Nobelprijswinnaar

Als voorbeeld van deze rol noemde Paul de ontwikkelingen rond de Einstein Telescoop. “Niet alleen binden we hier bijna alle Nederlandse universiteiten – en internationaal – samen in een project met grote wetenschappelijke vragen over het heelal. Het levert ook een kans om alle wetenschapsgebieden op onze eigen universiteit te huisvesten en samen te brengen.”

Om de prikkelende ontwikkelingen op het gebied van het zwaartekrachtsonderzoek toe te lichten is Nobelprijswinnaar Barry Barish (USC en University of California) uitgenodigd om een keynote te geven. “Als Amerikaan is het nieuw voor mij, zo’n jaaropening. Wij zijn eigenlijk alleen maar gewend om aan het einde van het jaar een viering te hebben – die we dan vreemd genoeg ‘commencement’ noemen.”

Barish is een man van de inhoud, zo veel valt op te maken uit zijn verhaal waarbij hij zich niet uitlaat over zijn voorkeur waar de Einstein Telescoop uiteindelijk moet komen te staan. Ook als ScienceGuide van tevoren met hem spreekt voelt hij zich niet geroepen om zich uit te laten over deze of andere politieke vragen. Hij houdt het liever bij de natuurkunde.

“Het is nu weer net als toen Galileo zijn telescoop op de hemel richtte”

Wat de natuurkundige vragen achter het Einstein Telescoop project betreft kun je bij niemand beter dan Barish terecht. Voor zijn werk als hoofonderzoeker van de LIGO zwaartekrachtsdetector werd hij in 2017 geëerd met een Nobelprijs en sindsdien heeft de 83-jarige nog niet echt de tijd gevonden om stil te zitten. “Ik heb me altijd laten leiden door de kansen die zich voordoen om meer over de wereld te begrijpen.”

“We worden in dit veld niet beperkt door wat de natuur ons te bieden heeft, alleen door de techniek.” De Einstein Telescoop, de nog te bouwen zwaartekrachtsdetector van de derde generatie, wordt veel gevoeliger dan eerdere detectoren. Volgens Barish gaat deze onze ogen openen voor een hele nieuwe wereld. “We staan nu op een vergelijkbaar punt als in de jaren vlak nadat Galileo voor het eerst een telescoop op de nachtelijke hemel richtte.”

Bij de eerste waarneming van twee fuserende zwarte gaten ontdekte men bijvoorbeeld dat deze hemellichamen vele malen zwaarder waren dan voorheen werd gedacht. “Ook beginnen we nu eindelijk te begrijpen waar al die zware atomen vandaan komen. Tot voor kort dachten we dat het zwaarste element dat gemaakt wordt in sterren ijzer is, maar nu leren we dat ook goud en platina uit zulke grote ‘events’ voort kan komen.”

Uit deze eerste observaties komen alweer nieuwe voorspellingen en hypotheses voort, onder andere over het ontstaan van zwarte gaten. “We hebben tot nu toe altijd gedacht dat zwarte gaten ontstaan als hele zware sterren aan het einde van hun leven instorten. Nu beginnen we te denken dat er ook situaties mogelijk zijn waar een zwart gat zijn leven als zwart gat begint.”

Recht of krom?

Ook al is Barish al langere tijd niet betrokken bij het deeltjesonderzoek, hij houdt nog altijd een oogje in het zeil bij ’s werelds grootste instituut voor kernfysica. Momenteel staat het internationale onderzoeksinstituut CERN voor de keuze wat te kiezen als vervolgproject van de Large Hadron Collider (LHC) – de huidige deeltjesversneller met 27 kilometer omtrek. CERN wil vooruit en moet nu besluiten of ze protonen wil rondslingeren in de rondte of in de lengte.

Welk pad brengt CERN op nieuwe vondsten?

De Nobelprijswinnaar vindt het geen probleem om wat vragen te beantwoorden over de plannen van CERN. Op de vraag of het niet allang duidelijk is dat er een nieuwe ronde versneller van 100 km omtrek komt in Genève reageert hij wel enigszins geërgerd. “Dat denk je omdat je in Europa zit, maar het is niet waar. Natuurlijk wil CERN graag een nieuwe versneller dicht bij huis. Dat is geen kritiek, maar het ligt voor de hand dat als je nadenkt over de toekomst, je dan iets vergelijkbaars maar groters voor je ziet.”

Een goede reden om voor deze zogenaamde Future Circular Collider (FCC) te kiezen is er echter niet vindt hij. “Het ligt echt veel meer voor de hand om eerst eens preciezer te kijken naar de eigenschappen van het Higgs Boson, daarvoor is een rechte versneller veel beter geschikt.” Voor die rechte versneller werkte Barish zelfs nog mee aan het ontwerp voordat hij naar LIGO ging.

Exploratief onderzoek heeft even sterk ‘track record’

Een ander punt van kritiek op het bouwen van een nieuwe grotere ronde versneller is dat er eigenlijk geen heldere wetenschappelijke vraag is. In gesprek met ScienceGuide zei de bouwer van de LHC, Lyn Evans, daarover het volgende: “Voor je het weet bouw je een versneller die tien keer zo krachtig is, om er vervolgens achter te komen dat er in dat bereik helemaal niets nieuws te ontdekken is.”

Barish is het op het bovenstaande punt dan weer niet eens met zijn vakgenoot. “Ik denk niet dat het beste doel altijd een concrete vraag moet zijn. Er is historisch gezien net zo vaak iets uit exploratief onderzoek gekomen als onderzoek met een specifiek te bewijzen stelling.” Het zou volgens hem geen eer doen aan de experimentele natuurkunde om exploratief onderzoek terzijde te schuiven.

“We weten dat er iets moet zijn.” De Nobelprijswinnaar is er eerlijk over dat de vraag ‘wat’ dat dan moet zijn geen eenduidig antwoord heeft. “Anders dan bij de relativiteitstheorie hebben we het bij deeltjesfysica over een ‘model’. Het zogenaamde standaardmodel heet zo omdat we iets missen in hoe we deeltjes beschrijven. We weten dát deeltjes massa hebben, maar we weten niet waarom. We kennen het patroon, maar we begrijpen het principe erachter niet.”

Interview met Rens Bod over zijn boek ‘Een wereld vol patronen’

Bovendien vindt hij dat het belang van het Higgsdeeltje – de enorme internationale media-aandacht ten spijt – nog altijd onderschat wordt. “We hebben een deeltje ontdekt dat totaal anders is dan alle andere deeltjes die we kennen. Nu hebben we er een ruw beeld van maar we hebben er nog absoluut veel aan te ontdekken.” Wat dat betreft lijken het voorfront van de deeltjes- en zwaartekrachtsfysica erg veel op elkaar, grapt hij.

“Persoonlijk denk ik nog steeds dat een lineaire versneller op dit moment het meest haalbare is,” zegt hij met oog op de technische uitdagingen van de FCC. “Maar wat de keuze van CERN ook zal zijn, in ieder geval moet het instituut zich toeleggen op een nieuwe uitdaging. Er is simpelweg te veel kennis en kunde op die plek geconcentreerd om verloren te laten gaan.”