woensdag 28 september 2011

Over de mysterieuze “neutraaltjes”

Neutraaltjes” is mijn eigengereide vertaling van neutrinos.
En over neutrinos hebben jullie de voorbije dagen zonder twijfel gehoord.
Er was zelfs tot in het Eén-journaal op de VRT beroering over de vaststelling van een aantal CERN-fysici: ze hadden neutrinos van Genève naar Gran Sasso gestuurd en die hadden sneller dan het licht bewogen!
Of dat zó is, zal moeten blijken uit experimenten die de waarnemingen van die natuurkundigen bevestigen.
Bedenk dan dat voor dergelijke experimenten uiterst precieze metingen nodig zijn. Een fout is dan ook snel gemaakt…

Aangezien snelheid = afgelegde weg gedeeld door tijd, moeten zowel de afstand als de tijd zeer nauwkeurig bekend zijn om een goede snelheidsberekening te kunnen doen.
Naar het schijnt is de afstand van 733km die de neutrinos aflegden, tot op 20cm nauwkeurig bekend. En de tijd tot op 10 miljardsten van een seconde.
De neutrinos deden 0,0024 seconden over de afstand en kwamen daardoor 0,000000006 seconden (= 60 nanoseconden) vroeger aan dan ze waren verwacht als ze met de lichtsnelheid hadden bewogen. Hun snelheid was dus groter dan die van het licht! En dat is volgens de speciale relativiteitstheorie van Einstein onmogelijk.
Het valt dus af te wachten of die metingen bevestigd zullen worden, vooraleer de bestaande theorieën moeten aangepast worden.

En als dat zo zou zijn, dan is dit ook geen drama.
Wetenschap is in het verleden ook altijd vooruitgegaan door revolutionaire stappen.
En bij het verschijnen van zo’n stap is er altijd heel wat tegengestand vanuit de heersende, vertrouwde theorie, vooraleer er aanvaarding komt van het nieuwe paradigma.
Wetenschapsfilosoof Thomas Kuhn heeft over die vooruitgang van wetenschap door wetenschappelijke revoluties zijn levenswerk geschreven: “The Structure of Scientific Revolutions”.


image

Maar die neutrino’s wat zijn dat eigenlijk?
Het zijn bouwstenen van de materie.
En het zijn elementaire bouwstenen.
Dat wil zeggen dat ze, volgens de huidige theorieën, zelf niet meer uit andere deeltjes zijn opgebouwd.
Uit het overzicht van de bestaande elementaire deeltjes dat hierboven te zien is, blijkt dat de neutrinos tot de groep van de leptonen behoren.
Maar dat is natuurlijk fysica-latijn.
Laten we eens een paar van hun merkwaardige eigenschappen in gewone mensentaal beschrijven.

Het zijn ongeladen deeltjes. Vandaar hun naam: neutrinos.
Andere en beter bekende bouwstenen van het atoom zijn ook ongeladen: de neutronen. Die naam was dus al ingenomen en bijgevolg werd door kernfysicus Enrico Fermi de naam neutrino, “neutraaltje” voorgesteld.

Het zijn deeltjes met een massa die bijna nul is. De drie soorten neutrinos die je in de tabel hierboven ziet, verschillen onderling een beetje in massa.

Ze reageren niet met gewone stof en gaan dus gewoon door ons lichaam, muren, tafels, huizen,…heen, met triljarden per seconde!
Want ze worden in onmetelijke aantallen geproduceerd bij de fusiereacties die zich in de sterren (en dus ook in onze zon) afspelen. Maar ook bij kernsplitsingen ontstaan neutrinos.

Door hun gebrek aan lading, hun zeer kleine massa en hun niet reageren met gewone stof, zijn neutrinos zeer moeilijk te detecteren.
Heel soms reageren ze met elektronen en atoomkernen. Via de straling die daarbij vrij komt (Tsjerenkov-straling), kan men ze ontdekken. Maar door de zeldzaamheid van die reacties, zijn zeer grote massa’s geïsoleerde materie nodig om ze eens “te zien”. Daarvoor zijn ondergronds enorm grote watertanks gebouwd, waarrond een netwerk van sensoren die de sporadische botsingen van neutrinos met elektronen van de watermoleculen moeten detecteren en registreren, zodat de eigenschappen van de neutrinos kunnen bestudeerd worden. De Super-Kamiokande is er zo'n tank.

Rare dingen dus die neutrinos.
Maar waarom houden de kernfysici zich nu speciaal met die rare dingen bezig?
Dit heeft onder andere te maken met het feit dat men denkt dat neutrinos in verband kunnen gebracht worden met de zogenaamde donkere materie waaruit 80% van het bekende heelal blijkt te bestaan. Men hoopt dat studie van neutrinos kan helpen om inzicht te krijgen in wat die donkere materie precies inhoudt.

Jullie zien het dus: over die mysterieuze neutraaltjes is het laatste woord zeker nog niet gezegd!

Geen opmerkingen:

Een reactie plaatsen