Onderzoekers zijn er niet in geslaagd het veelbelovende ‘steriele neutrino’ te vinden dat mogelijk het bestaan van donkere materie verklaart. Dat bleek na een intensieve zoektocht met IceCube, een deeltjesdetector die zich in het ijs van de zuidpool bevindt. 

IceCube
IceCube Neutrino Observatorium op de Zuidpool. Beeld: Erik Beiser, IceCube/NSF

Het steriele neutrino is een populaire kandidaat voor de, nog steeds ongeïdentificeerde, donkere materie die ruim 25% van ons universum vult. Tot nu toe zijn er drie verschillende soorten neutrino’s gemeten die netjes in het standaardmodel van de deeltjesfysica passen. Dit model beschrijft alle deeltjes die wij kennen en de interacties die tussen hen plaatsvinden. De drie bekende neutrino’s hebben echter een aantal kenmerken die niet verklaard kunnen worden met het standaardmodel. Het bestaan van een vierde soort neutrino kan deze kenmerken wel verklaren. De voorwaarde is dat deze zogenoemde steriele neutrino massa heeft en alleen via zwaartekracht reageert met andere materie. En dat zijn precies de eigenschappen van donkere materie. Steriele neutrino’s kunnen dus in één keer de problemen van het standaardmodel oplossen en donkere materie verklaren.

Toch niet?

Twintig jaar geleden werd er bij het LSND experiment in Los Alamos een signaal gezien dat mogelijk van steriele neutrino’s afkomstig was. Daarna zagen ook andere experimenten hints van deze deeltjes. ‘Net als bij Elvis, zien mensen ineens overal hints van steriele neutrino’s’, zegt Francis Halzen van IceCube. Het detecteren van deze deeltjes is erg moeilijk, omdat ze nauwelijks interacties aangaan met andere materie. Wel laten ze indirect een signaal achter omdat ze soms veranderen in andere neutrino’s. Op die manier kunnen ze gedetecteerd worden. De onderzoekers van IceCube onderzochten honderdduizenden neutrinometingen maar vonden nergens het kenmerkende signaal dat in LSND gezien was.

Wat staat er tien jaar na de ontdekking van higgsdeeltje te gebeuren in de deeltjesfysica?
LEES OOK
Wat staat er tien jaar na de ontdekking van higgsdeeltje te gebeuren in de deeltjesfysica?
LEESTIP! Lees alles over nog onontdekte deeltjes in De deeltjessafari van Jean-Paul Keulen. Bestel het boek in onze webshop!
LEESTIP! Lees alles over nog onontdekte deeltjes in De deeltjessafari van Jean-Paul Keulen. Bestel het boek in onze webshop!

Hiermee is het bestaan van de steriele neutrino echter niet volledig uitgesloten. Het signaal uit LSND waar IceCube naar zocht, wees op een erg lichte versie van het steriele neutrino. De metingen van IceCube sluiten dus alleen deze lichte versie uit. En die was überhaupt al zo licht dat het onmogelijk alle problemen van het standaardmodel kon oplossen of een donkere materie kandidaat kon zijn.

‘Er is daarom niet alleen geen bewijs, maar ook geen reden om te denken dat het signaal in LSND een steriel neutrino was’, zegt de Leidse sterrenkundige Alexey Boyarsky die eerder een hint van het bestaan van steriele neutrino’s ontdekte in straling afkomstig van het sterrenstelsel Andromeda. ‘Hoewel de metingen van IceCube een mooi resultaat zijn, verandert de situatie van de steriele neutrino’s weinig. Ze zijn nog steeds een reële kandidaat voor nieuwe natuurkunde.’.

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.

Lees verder: