Na een jaar meten bevestigen Californische natuurkundigen dat neutrino’s massa hebben en het standaardmodel moet worden aangepast.

Een bol met een doorsnee van twaalf meter en gevuld met zwaar water is omgeven door tienduizend detectoren. Hij bevindt zich in een grote holte met water, uitgegraven in een oude mijn in Ontario. Het is het Sudbury Neutrino Observatory (SNO), waarmee fysici neutrino’s meten die van de Zon komen. Het Sudbury Neutrino Observatory (SNO) kan niet alleen de elektronneutrino’s, maar ook de grotere tau- en muonneutrino’s meten.

De eerste resultaten van het observatorium bevestigen de eerdere metingen van de Japanse Superkamiokande neutrinodetector: neutrino’s hebben massa. Bovendien blijkt uit de metingen met SNO dat neutrino’s onderweg van de Zon naar de Aarde kunnen veranderen.

Namaak-aanraak
LEES OOK
Namaak-aanraak

De bevestiging dat neutrino’s massa hebben, vormt een oplossing van een raadsel dat theoretisch-fysici dertig jaar lang bezighield. Wel vergt het nu een aanpassing van het standaardmodel voor deeltjes en velden, dat sinds 1970 met succes in de fundamentele natuurkunde wordt gehanteerd.

Massa

Neutrino’s zijn neutrale deeltjes die bij sommige kernreacties ontstaan. Ze moeten onder meer ontstaan bij de felle reacties die in de kern van de Zon optreden. Er bestaan drie typen neutrino’s, namelijk het elektron-neutrino, het tau-neutrino en het muon-neutrino. Lange tijd was het onduidelijk of neutrino’s een massa hebben. Als wetenschappers konden bewijzen dat neutrino’s van het ene type kunnen overgaan in het andere, dan zou dat een bewijs zijn dat neutrino’s massa hebben.

Kevin Lesko, een natuurkundige aan het Lawrence Berkeley National Laboratory: “Als we de resultaten van SNO voor elektron-neutrino’s combineren met eerdere metingen, kunnen we met 99% zekerheid zeggen dat zonneneutrino’s onderweg naar de Aarde veranderingen ondergaan. De metingen met SNO geven ons ook een limiet voor het massaverschil tussen het elektronneutrino en de twee andere ‘smaken’ van neutrino’s die hierbij betrokken zijn. ”

Het massaverschil gekoppeld aan de absolute metingen van neutrinomassa’s en de resultaten van het Super-Kamiokande-experiment geven aan dat de gecombineerde massa van alle neutrino’s in het heelal gelijk is aan de totale massa van alle zichtbare sterren. De ontbrekende, ‘donkere’ materie waarnaar astrofysici zoeken, is negenmaal zoveel. Neutrino’s vormen daarom geen verklaring voor alle onvindbare, ‘donkere’ materie in het heelal.