BBC - The Beginning and End of the Universe

We weten dat het heelal een begin had...

...zo'n 13.8 miljard jaar geleden kwam het tot leven...

...en creëerde zo de enorme kosmos die we nu hebben.

Nu we z'n oorsprong hebben ontdekt...

...hebben we te maken met een andere, net zo fundamentele vraag.

Als het heelal een begin had, en dus geboren werd...

...zal het dan ook sterven...

...of gewoon tot in de eeuwigheid blijven doorgaan?

Want zie je, voor ons al-te-sterfelijke mensen...

...is het lot van het heelal...

...een vraag die onze psyche kenmerkt.

De zoektocht naar het antwoord daarop bracht een revolutie teweeg...

...in ons begrip van de kosmos.

Toch werd recentelijk ontdekt dat het heelal nog...

...vreemder is dan we ons ooit hadden kunnen inbeelden.

Dat leidde tot één van de meest choquerende momenten in de geschiedenis.

Het is de nieuwste omwenteling in een verhaal dat al 100 jaar duurt.

Een tijd van experimenteren en cruciale ontdekkingen...

En daar heb je 't.

Precies zoals Hoyle voorspelde.

...die ons dichter dan ook gedacht...

...bij de kennis van het ultieme lot van het heelal brachten.

De grootte van het heelal is gewoonweg indrukwekkend.

Hoe kan je nou de toekomst voorspellen van iets dat zo uitgestrekt...

...zo complex...

...en zoveel groter is dan wijzelf?

Sinds we deze vraag begonnen te stellen...

...heeft het antwoord altijd op één simpel idee geleund.

Als we alles in kaart zetten en observeren en begrijpen hoe het heelal veranderde...

...en het tot z'n huidige toestand evolueerde vanaf z'n primitieve begin...

...dan kunnen we uitwerken...

...en voorspellen hoe het in de toekomst zal evolueren.

Helaas is het foutje in dat idee...

...dat het heelal op tijdschalen opereert...

...van miljarden jaren.

Wij dus niet.

Om te begrijpen hoe het heelal werkt...

...moeten we verder kijken dan onze gelimiteerde menselijke levensduur.

En in dit geval bleek...

...dat de grootte van het heelal in ons voordeel speelde.

Het heelal is zo groot...

...dat het licht van sommige voorwerpen in de nachtelijke hemel..

...er miljoenen, soms miljarden jaren over deed de aarde te bereiken.

Als we omhoog kijken, kijken we dus naar het verleden...

...naar de oude geschiedenis van het heelal.

Het probleem is dat we enkel een momentopname hebben...

...één complexe en verwarrende foto van die hele geschiedenis.

Het is net als de woorden uit een boek...

...kris kras werden gehusseld en op één pagina werden gepropt.

We moeten dat verhaal bestuderen...

...en leren hoe het te lezen, zodat we kunnen begrijpen wat er gaande is.

Astronomen realiseerden zich dat sterren die geschiedenis mee kunnen ontrafelen.

Als wetenschappers konden uitzoeken hoe sterren veranderen...

...en ze met der tijd evolueren...

...dan kunnen ze ook het grotere geheel begrijpen...

...van hoe het heelal continu verandert.

Een eerste kijk op wat de toekomst in petto kan hebben.

Maar het zou tot midden 20ste eeuw duren tot ze het antwoord hadden.

Het geheim van de sterren achterhalen...

...vereiste één briljant moment van ene Fred Hoyle.

Hoyle was een wiskundige en fysicus...

...één van de beste uit z'n tijd.

Hij was creatief en bedacht gewaagde theorieën.

Hij was dol op problemen...

...want dan kon hij ze oplossen en zich profileren.

In laat jaren 1940 vond hij één van z'n grootste problemen.

Hoyle wou weten waar de elementen vandaan kwamen.

Het vroege heelal bestond voornamelijk uit waterstof en helium...

...de simpelste en lichtste elementen.

Maar we weten dat dat veranderde.

Kijk maar eens rond, dit is geen simpele wereld waarin we leven.

We worden omringd door complexiteit...

...gebouwd uit ingewikkelde elementen zoals de zuurstof dat ik nu adem...

...en het ijzer in ons bloed...

...en natuurlijk de koolstof dat in de bomen en elke cel van m'n lijf zit.

Niemand wist hoe je kon uitleggen...

...hoe het heelal van zoiets simpels...

...dit alles kon worden.

Dit was de vraag van Hoyle.

Hij wist dat kernfusie het antwoord moest hebben.

In kernfusie...

...worden elementen samengesmolten om complexere elementen te maken.

Men wist al dat dat gebeurde in de kern van sterren...

...waarin waterstof samensmolt om zo het complexere helium te vormen.

Hoyle vroeg zich af hoe dat verder kon...

...hoe de helium kernen samen nog ingewikkeldere elementen konden vormen.

Het was een merkwaardig simpel idee.

Hier heb je onze heliumkern.

Als je er twee van samenbrengt...

...dan heb je beryllium...

...een zwaardere, meer ingewikkelde kern.

Voeg je daar een derde heliumkern aan toe, dan krijg je koolstof.

En zo kan je steeds zwaardere en zwaardere elementen bouwen.

Dat klinkt als de perfecte oplossing...

...maar er was een goede reden waarom de vorming van koolstof...

...en dus alle andere elementen zo'n groot mysterie was.

Probleem was dat de natuurkunde zo niet werkte.

Berekeningen toonden dat drie helium kernen niet zomaar wilden samen plakken.

De koolstofkernen die ze vormden waren onstabiel en vielen uiteen.

Als het bij koolstof al mislukte...

...bestond er geen mogelijk andere elementen te maken.

Het was alsof ze telkens tegen een obstakel botsten.

Op typisch stoutmoedige wijze...

...vermeed Hoyle het probleem door een nieuwe vorm van koolstof te voorspellen.

Hij deed een intuïtieve gok.

Hij besloot dat als drie heliumkernen samenkwamen binnenin een ster...

...dat ze koolstof konden vormen met wat meer energie dan normaal.

In deze speciale toestand...

...kon het net lang genoeg intact blijven om stabiel te worden.

Op die manier konden sterren koolstof maken zonder obstakels.

Als hij gelijk had, dan had Hoyle het mysterie opgelost.

De elementen werden gevormd binnenin de sterren.

Maar er stond meer op het spel.

Hoyle realiseerde dat z'n theorie kon onthullen hoe sterren veranderen.

Het heelal dat we zien is uit sterren gemaakt, en het kon..

...een krachtig middel zijn om de toekomst van het heelal te voorspellen.

Daar...

Astronomen waren toen al sterren aan het groeperen...

...aan de hand van grootte, kleur en felheid...

...en zetten die op een kaart...

...ook wel gekend als het Hertzspring-Russell diagram.

Hier hebben we dus dat diagram.

Hier heb je grootte en helderheid...

...dat gaat van groot en fel tot klein en dof.

In deze richting heb je kleur en temperatuur...

...zeer hete blauwe sterren en beneden koelere rode sterren.

De meeste gemiddelde sterren...

...vallen centraal in het diagram...

...met een groep reuzen bovenaan en kleine dwergsterren onderaan.

Astronomen konden patronen zien...

...maar konden de betekenis niet achterhalen...

...tot Hoyle z'n theorie...

...een nieuwe manier van kijken naar het diagram aanbood...

...eentje die de levensloop van een ster zou kunnen beschrijven.

Laten we onze eigen zon nemen.

Op dit ogenblik zit die middenin dit diagram...

...en brandt die vrolijk waterstof om tot helium.

Maar als Hoyle gelijk had, dan zal die als de waterstof op is...

...helium beginnen fuseren om zwaardere elementen te maken.

Op dat ogenblik zal een dramatische transformatie plaatsvinden...

...want in plaats van naar beneden te gaan op het diagram...

...zal het meermaals vergroten...

...en zich bij de grote rode reuzen gaan voegen.

In die fase zal het helium beginnen branden om zwaardere elementen...

...te maken en uiteindelijk koolstof produceren.

Op dat punt, als de nucleaire vloeistof op is...

...zal het z'n laatste transformatie meemaken.

Het merendeel van z'n buitenste laag gaat weg...

...en dan resteert er nog een klein wit hoopje as.

Iedere ster volgt z'n eigen route in dit diagram.

Hoyles theorie gaf aan hoe je de evolutie van een ster kon volgen...

...dankzij de plotse ontsteking van een nieuwe fase in elementvorming.

Hier was het antwoord op het mysterie van de elementen...

...de levenscyclus van de sterren...

...en de toekomst van het heelal...

...allemaal dankzij Hoyles nieuwe koolstoftoestand.

Er was maar één probleem.

Niemand had ooit die speciale toestand gezien...

...niet in het spectrum van de sterren, noch op aarde...

...of in een labo experiment.

Die kon evengoed niet bestaan...

...en zonder die koolstof zou de theorie ongeldig zijn.

Het volgende is het bewijs van Hoyles genie...

...en z'n bijna dwaze koppigheid.

In de jaren 1950...

...ging Hoyle voor Caltech werken.

Zij hadden één van de weinige deeltjesversnellers...

...die destijds bestonden.

Hoyle wou die gebruiken om z'n koolstof te maken.

Ze waren niet zo dol op dat idee.

Hier was een onbekende Brit die hun nieuwe machine wou gebruiken...

...om iets te bevestigen dat hij verzonnen had.

Net als Hoyle ben ik een theoreticus.

Experimentele fysica is een andere wereld...

...een ander gebied van expertise.

Maar Hoyle had vertrouwen en lef...

...om het laboratorium in te gaan...

...zonder toestemming van de directeur...

...om te eisen dat ze hun huidige onderzoek opgaven...

...zodat ze zijn ingewikkeld experiment konden uitvoeren...

...om te zoeken naar iets wat mogelijk niet eens bestond.

Daar zou ik nooit het lef voor hebben.

Hoyle bleef ze lastigvallen...

...en zei dat het een cruciale en beroemde ontdekking zou zijn.

Ze gaven eindelijk toe. De zoektocht ging van start.

Vandaag doe ik het experiment opnieuw na.

Het plan was om een doelelement te raken met een deeltjesbundel...

...om te zien of dat de toestand van koolstof zou maken.

Ik heb m'n collega's bij me...

...Tzany en Robin, om me te helpen.

Ons doelwit zal in het midden van de reactiekamer worden gehouden.

We zoeken een zeer specifiek signaal...

...dat op deze detectors zal verschijnen.

Als die koolstoftoestand bestaat...

...dan zou die volgens Hoyle verschijnen als energiepiek van...

...zo'n 7.7 miljoen volt...

...de vingerafdruk van deze speciale toestand voor koolstof.

Wij gaan op zoek naar diezelfde piek.

Tijd om de ruimte...

...en de radiatiedeuren te sluiten...