Twistors zijn een soort wiskundige knopen waaruit misschien ruimtetijd is opgebouwd. Voor het eerst in de lange geschiedenis van de snaartheorie lijkt er dankzij twistors iets nuttigs uit te rollen.

Twistors
Er zijn in de natuurkunde twee scholen die niet al te best met elkaar overweg kunnen: de relativisten, die Einsteins relativiteitstheorie als het meest fundamenteel zien en de deeltjesfysici die denken dat quantummechanica het meest fundamenteel is. De aanhangers van de snaartheorie, die dit graag een theorie-van-alles in wording noemen, horen bij deze school. Snaarhaters vinden de snaartheorie esoterisch geleuter dat niet eens experimenteel te toetsen is. Over het algemeen bezoeken ze elkaars congressen niet. Dat is jammer, bleek een tijdje geleden.

In de jaren zestig ontwikkelde de wiskundige en natuurkundige Roger Penrose, een volbloed relativist, een radicaal nieuwe manier om ruimte en tijd te verklaren. Volgens hem zijn deze niet fundamenteel maar is er een dieper niveau van realiteit, gebaseerd op twistors: een soort wiskundige knopen van lichtstralen. Elk deeltje komt dan overeen met een andere variant knoop. Zijn idee leidde een slapend bestaan tot 2003.

Verrassende (ont)knoping
Penrose neemt zelden een blad voor de mond en noemde eerder de snaartheorie, een theorie die zegt dat alles om ons heen is opgebouwd uit kleine snaartjes, een modeverschijnsel. Toen hij dat jaar op uitnodiging bij de oppergoeroe van de snaartheorie-aanhangers, Edward Witten, op bezoek kwam verwachtte hij daarom een onaangenaam gesprek, maar Witten bleek hem over iets heel anders te willen spreken: twistors. Een paar maanden later publiceerde Witten een klein boekwerk, waarin twistors en de snaartheorie samen werden gesmeed.

Witten’s publicatie maakte een storm van activiteit los. Op dit moment werken er vijftien onderzoekers enthousiast dag en nacht aan de theorie.

Bouwstenen voor ruimtetijd?
De snaartheorie verklaarde niet goed waar ruimtetijd vandaan komt. In 1997 hadden snaartheoretici (zoals wel vaker) weer eens een veelbelovend idee. Deeltjes die rondzoeven in vier dimensies gedragen zich als een snaar in vijf dimensies: de vijfde dimensie ontstaat als het 3D-beeld op de vlakke beeldbuis van een 3D-televisie. Hun wiskundige gegoochel leidde slechts tot een verwrongen eendimensionale ruimte, in het dagelijks leven beter bekend als kronkelende lijn.

Tot ze twistor-concepten introduceerden. Als bij toverslag verschenen alle ruimtedimensies en zelfs de tijddimensie. Volgens deze theorie bestaat op heel kleine schaal ruimte en tijd uit een soort ruimtetijd-atomen.

Eindelijk een toepassing voor de snaartheorie

In ieder geval één groep is erg blij met de nieuwe theorie: deeltjesonderzoekers. De nieuwe theorie is erg geschikt om berekeningen van grote groepen deeltjes mee te vereenvoudigen, die hiervoor zelfs de grootste wiskundetalenten tot wanhoop dreven. Veel ingewikkelder problemen kunnen nu worden aangepakt, waardoor nieuwe deeltjes makkelijker kunnen worden ontdekt zonder dure nieuwe deeltjesversneller en er ook veel meer informatie kan worden gehaald uit botsingsproeven.

Levert dertig jaar snaartheorie nu eindelijk, voor de allereerste keer, iets nuttigs op?