Een neutrinodetector neemt ’s nachts andere neutrino’s waar dan overdag. Hoe kan dat? Het antwoord luidt dat de ongrijpbare neutrino’s toch niet helemaal ongevoelig blijken te zijn voor materie.       

Neutrinodetector
De Super-Kamiokande detector, tijdens het vullen met water. Bron: Kamioka Observatory, Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo

Voor het eerst heeft een neutrinodetector aangetoond dat neutrino’s tijdens hun reis door het binnenste van de aarde van vorm veranderen. De ontdekking werd gedaan met de Super-Kamiokande detector in Japan. ’s Nachts detecteerde die detector steeds andere neutrino’s dan overdag.

Dat mysterieuze effect kan worden verklaard aan de hand van de ligging van de detector ten opzichte van de zon. Wanneer een detector in de schaduwkant van de aarde ligt, moeten de van de zon afkomstige neutrino’s eerst door het binnenste van de aarde heen reizen voordat ze de detector bereiken. Blijkbaar reizen neutrino’s dus toch niet helemaal ongezien door materie.

Zwijgend higgsboson
LEES OOK
Zwijgend higgsboson

Neutrino’s komen voor in drie soorten – natuurkundigen zelf spreken van smaken. De drie smaken waaruit neutrino’s kunnen kiezen zijn: elektron, muon en tau. Bekend was al dat neutrino’s te pas en te onpas van verschijningsvorm wisselen, als een vanillemilkshake die plotseling in een chocolademilkshake en daarna in een aardbeimilkshake verandert. Dat fenomeen wordt neutrino-oscillatie genoemd.

Alhoewel men al vermoedde dat materie invloed zou kunnen uitoefenen op die neutrino-oscillaties, is daarvoor nu voor het eerst ook bewijs gevonden.‘Iedereen die betrokken is bij het onderzoek naar zonne-neutrino’s, heeft op dit bericht zitten wachten’, zegt natuurkundige Andrew Renshaw van de universiteit van Californië. ‘Dit is het eerste directe bewijs dat materie een effect uitoefent op neutrino-oscillaties.’

De ontdekking werpt mogelijk licht op een ander vraagstuk. De zon produceert namelijk elektronneutrino’s met verschillende energiewaardes. Neutrinodetectoren nemen minder energierijke elektronneutrino’s waar dan mag worden verwacht op basis van bestaande theorieën. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat die energierijke elektronneutrino’s tijdens hun reis vanuit de zonnekern naar het zonneoppervlak van vorm veranderen. Het bewijs dat materie neutrino-oscillaties beïnvloedt, lijkt die verklaring te ondersteunen.

De volgende stap is om meer kennis te verkrijgen van hoe groot het effect is dat materie uitoefent op neutrino-oscillaties. Die kennis is onder meer van belang voor experimenten waarmee men probeert uit te vinden waarom in het universum meer materie dan antimaterie voorkomt. In die experimenten maakt men namelijk gebruik van neutrino’s.

 

Correctie: In het oorspronkelijke nieuwsartikel stond vermeld dat het verschil tussen dag- en nachtwaarnemingen kon worden verklaard aan de hand van de ligging van de detector ten opzichte van de maan. In plaats van ‘maan’ hoorde daar natuurlijk ‘zon’ te staan.  

 

Lees ook: