Japans-Amerikaanse onderzoekers hebben een bewijs gegeven dat neutrino's niet gewichtloos zijn maar massa hebben. Overtuigend?
Prof. dr. Bob van Eijk, sinds mei bijzonder hoogleraar Hoge Energiefysica bij TN: 'Een gedetailleerde analyse wordt met belangstelling tegemoet gezien.'
'De neutrino's' zijn geen zanggroep, zoals Wim T. Schippers veronderstelde?
'De neutrino's waar het hier om gaat zijn in 1930 gepostuleerd door Wolfgang Pauli, ter verklaring van energie- en impulsbehoud in natuurlijk radioactief afval. Fred Reines en Clyde Cowan ontdekten in 1956 neutrino's bij onderzoek aan een kernreactor. Reines kreeg hiervoor de Nobelprijs.
'Er doorkruisen behoorlijk wat neutrino's de aarde. Ongeveer honderd in de atmosfeer geproduceerde neutrino's passeren iedere seconde het menselijk lichaam. Toch is de kans maar tien procent dat een neutrino een kern in iemands lichaam raakt gedurende een heel leven. De meeste neutrino's reizen dan ook ongehinderd dwars door de aarde.'
Detectie van neutrino's valt dus niet mee.
'Experimentele resultaten zijn afkomstig van de Super-Kamiokande detector in Japan. Dit is een enorm vat gevuld met 50.000 ton uiterst zuiver water en uitgerust met zo'n 11.000 detectoren.
'De lichtsnelheid in water is iets lager dan in lucht. Electronen en muonen die het vat doorkruisen zullen daarom een lichtflits uitzenden. Met patroonherkenning kan de detector zeggen of het licht van een elektron of van een muon afkomt. Dat licht op zijn beurt is weer het gevolg van een interactie met een bijbehorend neutrino in het enorme vat. Per dag worden 5,5 kandidaat interacties gevonden.'
Dan heb je energie-overdracht gemeten maar nog geen massa.
'In de quantumfysica veronderstelt men dat neutrino's een meervoudige identiteit hebben. Een electron-neutrino kan overgaan in een muon-neutrino en vice versa.
'Het experiment met de Super-Kamiokande heeft ontdekt dat het aantal muon-neutrino's dat via de aarde de detector penetreert 50% keiner is dan het aantal dat direct via de atmosfeer de detector bereikt. De redenering is nu eenvoudig: neutrino's kunnen van identiteit wisselen, dus ze moeten wel massa hebben.'
Is deze ontdekking goed voor een Nobelprijs?
'Mogelijkerwijs. Maar ik zou eerst wel de details van de analyse willen zien, en een onafhankelijke meting met een detectorgebaseerd op een ander principe. Directe experimenten ter bepaling van de massa van neutrino's zijn echter bijzonder delicaat. Er zijn voorstelllen om hoge dichtheid neutrino-bundels te ontwikkelen en vervolgens detectoren op verschillende afstanden in de bundel te plaatsen.'
