Dinsdag 04/10/2022

Neutrino's leggen toch gewicht in de schaal

Amerikaanse en Japanse vorsers hebben naar eigen zeggen een verklaring gevonden voor de zogenaamde 'donkere' of ontbrekende massa in het heelal. Die massa schuilt volgens hen in neutrino's, mysterieuze elementaire deeltjes waarvan tot nu toe werd aangenomen dat ze helemaal geen massa hadden.

Astrofysici hebben eigenlijk al jaren een probleem. Op basis van alles wat men weet over het ontstaan en de aard van het heelal en over de fysische wetten, moet er veel meer massa in het heelal zijn dan men kan waarnemen. Uit het gedrag van bijvoorbeeld sterrenstelsels blijkt dat er een bepaalde maar onbekende hoeveelheid 'missende' of 'zwarte' materie moet zijn, de mysterieuze 'dark matter', die we niet kunnen zien maar die wel massa heeft en dus onder meer een gravitatiekracht uitoefent op haar omgeving.

Vorige week kondigden Japanse en Amerikaanse onderzoekers aan dat ze het mysterie wellicht ontsluierd hebben: de 'verborgen' massa moet gezocht worden bij de neutrino's. Dat zijn subatomaire deeltjes die zo goed als niet interageren met materie en daardoor als het ware 'ongrijpbaar' zijn. Ze ontstaan bijvoorbeeld wanneer kosmische straling op de aardatmosfeer inslaat. Elke seconde komen er miljoenen en miljoenen neutrino's voorbij de aarde, maar door hun aard merken we daar helemaal niets van. Het bestaan van neutrino's werd al voorspeld in 1930, maar ze werden pas in 1956 voor het eerst waargenomen. Later bleek dat er drie soorten neutrino's bestaan, de zogenaamde elektron-, muon- en tau-neutrino's. Tot nu werd ook aangenomen dat neutrino's gewichtloos waren, al wordt wel al lang druk gespeculeerd over het tegendeel.

Dat tegendeel lijkt nu dus ook bewezen, zij het via een omweg. Het werd geleverd met de zogenaamde Super-Kamiokande, een enorme roestvrij stalen reservoir met 50.000 liter ultrazuiver water en 13.000 lichtdetectoren dat zich op 1.000 meter diepte in een Japanse zinkmijn bevindt. Sommige neutrino's die de tank passeren, reageren wel met de zuurstofatomen in het water, en daarbij komt licht vrij dat door de detectoren opgevangen kan worden. Op die manier kunnen onderzoekers registreren hoeveel neutrino's er van elke soort langs de aarde komen.

Bij die tellingen deden de onderzoekers een spectaculaire vaststelling: de muon-neutrino's 'oscilleren', wat betekent dat ze tijdens hun reis door de ruimte de hele tijd van type veranderen, en overgaan in onwaarneembare types. Dat oscilleren kan volgens theoretische fysici echter alleen als de neutrino's wel een bepaalde massa hebben, en dus is daar onrechtstreeks het bewijs van geleverd.

Voor een goed begrip: hoe groot die massa dan wel is, hebben de onderzoekers niet vastgesteld, wel dat er geen nulmassa is, om het maar eens zo te zeggen. "Je moet natuurlijk altijd afwachten of die bevindingen ook bevestigd worden door andere onderzoekers", zegt professor wiskundige natuurkunde Henri Verschelde van de RUG, "want er is wel al eens eerder een zogenaamd bewijs voor het gewicht van neutrino's geleverd dat achteraf toch niet bleek te kloppen. Anderzijds hebben de onderzoekers hun conclusies al aangeboden aan het gerenommeerde vakblad The Physical Review, wat allicht betekent dat ze zeker zijn van hun zaak. En als het wel blijkt te kloppen, is het inderdaad belangrijk nieuws, want dan betekent dit dat de grote unificatietheorie van Weinberg-Salam, die de zwakke en elektromagnetische interacties verklaart, bijgewerkt en aangevuld moet worden."

Daarnaast kan de bevinding dus ook van groot belang zijn voor ons begrip van het heelal. "De hoeveelheid massa in het heelal is erg belangrijk om te begrijpen of het heelal een eindige grootte heeft of niet. Als de massa groter is, bijvoorbeeld omdat de neutrino's, die in enorme hoeveelheden in het heelal voorkomen, inderdaad een massa hebben, dan wordt de kans groter dat het uitdijen van het heelal op een bepaald ogenblik stopt en het heelal terug in elkaar klapt", aldus Verschelde. "Anderzijds moet ik toch ook opmerken dat bepaalde astrofysici onlangs nog stelden dat de totale massa in het heelal hoe dan ook niet groot genoeg is om het heelal 'te sluiten', zoals men dat noemt."

Wim Coessens

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