Een deel van de deeltjes die een kernreactor produceert, zou ‘verdwijnen’ door te veranderen in zogenoemde steriele neutrino’s, die niet te detecteren zijn. Maar volgens een nieuwe studie is dat niet wat er gebeurt.

Neutrino’s zijn extreem lichte, moeilijk te meten deeltjes die bijna overal dwars doorheen schieten. Ze werden alweer bijna zeventig jaar geleden ontdekt, maar bezorgen wetenschappers nog steeds hoofdbrekens. Op allerlei manieren gedragen ze zich namelijk niet helemaal volgens de regeltjes die wij voor ze bedacht hebben.

Een mogelijke verklaring luidt dan vaak: naast de bekende drie soorten ‘gewone’ neutrino’s bestaat er nog een vierde neutrino. Dat zou dan een zogenoemd steriel neutrino zijn, dat nóg veel moeilijker te meten is. Maar nieuwe resultaten van het Franse experiment STEREO lijken in elk geval één van die steriele-neutrino-verklaringen af te serveren.

Baseer wiskundeopgaven op maatschappelijke kwesties
LEES OOK

Baseer wiskundeopgaven op maatschappelijke kwesties

Wanneer wiskunde wordt gekoppeld aan vragen die voor leerlingen relevant zijn, kan dat he ...

Minder neutrino’s

Het gaat hierbij om de reactoranomalie. Die houdt in dat er sinds 2011 experimenten zijn uitgevoerd met neutrino-detectoren opgesteld naast kernreactoren, die minder neutrino’s meten dan zo’n reactor hoort te produceren. Het idee is dan dat een deel van deze neutrino’s onderweg tussen reactor en detector verandert in een steriel neutrino. Daardoor ontbreekt dat deel in de neutrino-boekhouding van de detector.

Het experiment STEREO. Rechts de kernreactor, links de zes neutrino-detectoren, op allerlei manieren afgeschermd van storende invloeden. Beeld: Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg

Een van de experimenten die zich op deze kwestie hebben gestort, is STEREO in het Franse Grenoble. Dat bestaat uit zes detectors, die achter elkaar op 9 tot 11 meter afstand van een kernreactor staan. Daarmee is gemeten hoeveel neutrino’s er uit de reactor komen. Dat zijn er inderdaad zo’n 5,5 procent minder dan de theorie voorschrijft, zoals eerdere experimenten ook al vaststelden. De anomalie zelf blijft dus overeind.

Andere verklaring

De vraag is alleen: is een steriel neutrino daar de oorzaak van? Volgens het STEREO-team is het antwoord op die vraag ‘nee’. Dat kunnen de onderzoekers zeggen doordat ze niet alleen het totale aantal neutrino’s turfden. Ook konden ze zien hoeveel van deze deeltjes er waren in elk van hun zes achter elkaar geplaatste detectors op verschillende afstanden tot de reactor. ‘En dan zie je dat die aantallen precies overeenkomen met wat je zou verwachten bij een scenario zónder steriele neutrino’s’, zegt Krijn de Vries, deeltjesfysicus aan de Vrije Universiteit Brussel en niet betrokken bij het STEREO-onderzoek.

Dat betekent dus dat het gemeten tekort aan neutrino’s een andere verklaring moet hebben. ‘Daarbij zullen we moeten kijken naar de oorspronkelijke data die is gebruikt voor het berekenen van de verwachte hoeveelheid neutrino’s’, legt De Vries uit.

Duizenden kubussen

Nu zijn er meer experimenten die neutrino’s bij kernreactoren onderzoeken, zoals SoLiD, in het Belgische Mol. Dat bestaat uit duizenden plastic kubussen van 5 bij 5 bij 5 centimeter, waarmee heel precies is te bepalen waar een neutrino interactie heeft gehad met een atoomkern. Verwacht wordt dat SoLiD binnenkort zijn eigen resultaten naar buiten brengt. ‘Die zouden het resultaat van STEREO kunnen bevestigen en mogelijk zelfs versterken’, zegt De Vries.