Vrijdag 01/07/2022

NieuwsWetenschap

Wereldrecord: fysici leggen neutrino op ‘weegschaal’ en noteren duizelingwekkend lage massa

Blik in het binnenste van de hoofdspectrometer van het Katrin-experiment in Duitsland, dat de recordmeting uitvoerde. Beeld KIT
Blik in het binnenste van de hoofdspectrometer van het Katrin-experiment in Duitsland, dat de recordmeting uitvoerde.Beeld KIT

Met een ongekend nauwkeurig experiment in Duitsland hebben fysici de bovengrens van de massa van het neutrino bepaald, het minst zware ding dat we kennen. De meting zet de deur op een kier naar een diepere kennis van onze werkelijkheid.

George van Hal

Adem in en tel de nullen: het zijn er inclusief die ene voor de komma 33: 0,0000000000000000000000000000000014 gram. Die recordmassa noteerden onderzoekers toen ze een neutrino, een van de meest mysterieuze bouwstenen van de werkelijkheid, op een zeer nauwkeurige weegschaal legden. Ter vergelijking: het gaat hier om ongeveer een triljoenste van de massa van een enkel coronavirus, of een miljoenste van de massa van een elektron. Nooit eerder slaagden mensen erin om zoiets duizelingwekkend lichts te meten.

De nieuwe recordmeting geeft overigens alleen de bovengrens van de neutrinomassa aan. De werkelijke massa blijft voorlopig letterlijk onmeetbaar klein. De waarde van 0,8 eV, zoals de massa luidt in de door fysici gebruikte en getalsmatig wat meer behapbare eenheid ‘elektronvolt’, is de absolute ondergrens die het experiment nog kan registreren.

Het zogeheten Katrin-experiment in Duitsland is speciaal gebouwd om de massa van neutrino's te bepalen. Het is geen opgevoerde variant van een keukenwegschaal, maar meet de gezochte massa via een omweg. Daarbij vervalt zwaar waterstof (tritium) naar een lichtere heliumkern en komen onder meer neutrino’s vrij.

Die neutrino’s zijn echter notoir slecht te meten, zodat sensoren ze niet direct kunnen betrappen. Wat het experiment wel kan doen, is de energie turven van de andere deeltjes (elektronen) die betrokken zijn bij het proces en de energie van de neutrino’s afleiden uit de totale energiehuishouding. Omdat energie en massa eigenlijk twee zijden van dezelfde medaille zijn, kun je dan ook de neutrinomassa bepalen.

Donkere materie

Fysicus Patrick Decowski (Nikhef), die zelf (onder meer) jacht maakt op de neutrinomassa bij het concurrerende Kamland-experiment in Japan, is enthousiast over de resultaten. Hij roemt de ‘waanzinnig moeilijke meting’ die de onderzoekers nu succesvol hebben uitgevoerd.

Volgens Decowski onthult het feit dat het neutrino minimaal een miljoen keer lichter is dan het elektron, het daaropvolgende lichtste deeltje, dat er iets bijzonders mee aan de hand is. “Wij vermoeden dat het neutrino de sleutel vormt tot allerlei zaken die we in de natuurkunde momenteel niet begrijpen”, zegt hij.

Zo zou het deeltje – “of eigenlijk: een neutrinoachtige die we nog niet hebben gezien”, zegt Decowski – de bron kunnen vormen voor de mysterieuze donkere materie. Ongeveer 85 procent van de massa in de kosmos bestaat daaruit, maar fysici kunnen het alleen indirect meten, bijvoorbeeld door hoe het aan de sterren in sterrenstelsels trekt.

Het is slechts één van meerdere eigenschappen die het deeltje potentieel interessant maken. Wie exact de massa kan bepalen van het neutrino, zet een fikse stap naar zijn exacte eigenschappen, en dus naar een groter begrip van onze werkelijkheid.

“Ik verwacht de komende tijd nog wel meer van dit experimen”, zegt Decowski. De huidige bovengrens van 0,8 eV is weliswaar een wereldrecord, maar op papier kan het experiment een neutrino ook tot 0,2 eV nauwkeurig ‘wegen’. Daarvoor moet het dan alleen wel duizend dagen lang metingen verrichten.

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234