zaterdag 3 september 2011

Higgs helpt de hemelwetenschap


Verandert het klimaat? Wordt het warmer op aarde? Hoe veel en hoe snel? En hoe komt het? Wordt de temperatuurstijging die we waarnemen veroorzaakt door de mens? Of zitten we in een natuurlijke cyclus en zal de temperatuur ook weer dalen? Het zijn vragen waar we graag antwoord op hebben. Als de zeespiegel aanzienlijk gaat stijgen, moeten we onze dijken verhogen.

Regelmatig wordt er gerapporteerd over de meest actuele kennis van dat moment. Kritisch wordt er naar de gehanteerde modellen gekeken. En zo hoort het ook, zo houden de experts elkaar scherp.

Klimaatmodellen zijn erg complex. De aarde is een complex dynamisch systeem met de zon als belangrijke externe energiebron. Die laat winden waaien en water verdampen. Water waaruit wolken ontstaan. En wolkvorming is één van de processen die de klimaatmodellen goed moeten hebben. Wolken zorgen voor koelte, ze reflecteren zonlicht dat daardoor de aarde niet bereikt.

Van waterdamp tot waterdruppeltje, dat is de eerste stap in wolkvorming. Belangrijk als condensatiekernen voor druppelvorming zijn aerosolen in de atmosfeer, in het bijzonder zwavelzuur en ammoniak. Maar al sinds de uitvinding van het nevelvat (door Wilson in de jaren ’20 van de vorige eeuw) weten we dat geladen deeltjes druppeltjes achterlaten langs een baan door een volume gevuld met oververzadigde waterdamp. (Anderson ontdekte zo, in kosmische stralen, het antideeltje van het elektron: het positron.) Geladen deeltjes trekken dus een spoor van condensatiekernen. De vraag is nu: hebben kosmische stralen die door onze atmosfeer schieten invloed op wolkvorming? Wetenschappelijk gezien een interessante vraag: onderzoek doen om het antwoord te vinden, dus. De vraag ligt ook buitengewoon gevoelig: kosmische straling en de eventuele intensiteitsvariaties daarin (bijvoorbeeld via de bekende 11-jarige zonnecyclus) liggen buiten onze controle en zouden dus niet tot antropogene, door de mens veroorzaakte, klimaatveranderingen leiden. En in bepaalde kringen leidt die suggestie alleen al tot emotionele, afwijzende reacties.

Een internationale groep wetenschappers heeft zich verenigd in een samenwerkingsverband onder de naam CLOUD.  De ‘CLOUD collaboratie’ heeft een groot nevelvat, 3 meter in diameter, 26 m3 in volume, gebouwd, voorzien van geavanceerde precisieapparatuur om druppelvorming, onder allerlei omstandigheden, microscopisch te bestuderen. De CLOUD opstelling staat bij CERN, het Europese versnellerlaboratorium  vooral bekend door de Large Hadron Collider, bij Genève. Waarom bij CERN? Omdat daar de expertise aanwezig is om zo’n geavanceerd apparaat als CLOUD te bouwen én omdat daar deeltjesbundels gemaakt kunnen worden die kosmische stralen kunnen simuleren.

Een jaar of vier geleden brak binnen de CLOUD collaboratie grote onenigheid uit. Ruzie. En er was nog geen meting gedaan. Waarom? Het idee om de invloed van kosmische stralen op wolkvorming te onderzoeken is afkomstig van een Deense wetenschapper, Henrik Svensmark. Hij was lid van CLOUD en is een man van sterke overtuigingen. De CLOUD collaboratie was echter doodsbenauwd dat haar onderzoeksfinanciering in het geding zou komen als Svensmark zijn hypothese (niet-antropogene klimaatverandering) al te luid zou verkondigen. Exit Svensmark.

Op 25 augustus 2011 publiceerde CLOUD haar eerste bevindingen in Nature. (Het open-access beleid van CERN heeft het hier kennelijk afgelegd tegen andere belangen...) Resultaat: zwavelzuur en ammoniak hebben veel minder invloed op wolkvorming dan gedacht. Modellen moeten worden bijgesteld. Ander resultaat: kosmische stralen kunnen druppelvorming met een factor 10 verhogen.

Nieuwe, zeer significante resultaten die hun weg naar de klimaatsimulaties zullen vinden. Of daar vervolgens significant andere voorspellingen over bijvoorbeeld zeespiegelstijging uit zullen komen is nog helemaal niet gezegd. Maar CLOUD heeft excellent, vernieuwend wetenschappelijk onderzoek gedaan en gepubliceerd. Zonder Svensmark, een van de initiatoren, maar te eigenwijs om te handhaven.

Maar laat ik eindigen met het benadrukken van het positieve nieuws: dank zij de fantastische infrastructuur van top-expertisecentrum voor fundamenteel onderzoek CERN, heeft de multidisciplinaire CLOUD collaboratie relevante kennis kunnen vergaren voor de klimaatwetenschappen! Kan het mooier? Higgs helpt de hemelwetenschap...

Jos Engelen
2 september 2011


Geen opmerkingen:

Een reactie posten