Elektronen surfen op plasmagolven: 85 jaar oude theorie rond noorderlicht bewezen in het lab 

Het noorderlicht (Aurora Borealis) en zuiderlicht (Aurora Australis) spreken enorm tot de verbeelding: groene lichtgordijnen die in de nachtelijke hemel boven de polen golven. Al eeuwenlang fascineert het ook wetenschappers, die de oorzaak van het licht probeerden te achterhalen.

Het spektakel ontstaat in het magnetische veld rond onze aarde. Buiten onze atmosfeer hangt plasma, een mengeling van minuscule energierijke deeltjes die continu door de zon de ruimte in worden gestuurd - ook de zonnewind genoemd. Die zonnewind kan ook zorgen voor golven in het plasma, zoals de wind op zee het water beweegt. Bij zonnevlammen, explosies op de zon, kan zulk plasma ineens stevig de ruimte ingeslingerd worden. De golven worden dan groter, zoals bij storm op zee. 

Meestal bereiken die deeltjes de aarde niet, omdat het magnetisch schild rond onze aarde ze afleidt. Maar aan onze noord- en zuidpool stromen die deeltjes - geleid door dat magnetische veld - wel recht naar de aarde en belanden ze in de buitenste laag van onze atmosfeer. Daar botsten ze met luchtdeeltjes, zoals zuurstofmolecules. 

Bij de botsing komt er energie vrij. Dat nemen wij dus waar als groen (of rood) golvend licht, of wanneer de elektronen op stikstofmolecules botsen, blauw licht, tenminste als de deeltjes aan extreem hoge snelheid tegen elkaar aanknallen. Heel uitzonderlijk kan het licht zelfs een eind van de pool af te zien zijn, bijvoorbeeld in Nederland, als gevolg van een erg stevige zonnevlam.

Het mechanisme achter het licht was dus al even bekend, maar toch schuilde er nog een klein mysterie in: het was nog nooit aangetoond hoe die elektronen zó snel kunnen gaan. In 1937 kwam Nobelprijswinnaar Hannes Alfvén, een Zweedse natuurkundige, met een theorie: de deeltjes zouden meesurfen op de plasmagolven, net zoals surfers profiteren van de energie van een golf om snelheid te maken. Maar dan wel tot 72 miljoen kilometer per uur.

Nu hebben wetenschappers voor het eerst bewezen dat die theorie over de zogeheten "Alfvéngolven" klopt. In een laboratorium testten ze of elektronen de energie van plasmagolven echt kunnen oppikken. Dat was het geval, en een deel ervan ging snel genoeg om licht te kunnen veroorzaken.

Na 85 jaar is de theorie van Alfvén dus bewezen. In werkelijkheid spelen er nog tal van andere factoren mee, zeggen de wetenschappers, maar omdat het proces in de ruimte zo snel gaat, is het quasi onmogelijk om dat alles vast te stellen bij het noorder- of zuiderlicht zelf. Nu is in elk geval een ontbrekend puzzelstukje gelegd.