19 juni 2018

Nou weten we ’t eindelijk, sin² 2θ13=0,092

Ja ja mensen, de lang gekoesterde wens van menig natuurkundige is in China eindelijk vervuld. Nou weten we ’t heel nauwkeurig, de waarde van de mixhoek θ13. Pak je notitieblok en schrijft het maar vlug op:

Eh… ik zie de wenkbrauwen bij menig Astrobloglezer al fronzen. Waar gaat dit allemaal over, Adrianus heb je een borrel teveel op of zo? Rustig allemaal, ik zal ’t even uitleggen. Waar het allemaal om draait zijn de neutrino’s, de massaloze deeltjes die met bijna de lichtsnelheid door het heelal reizen en die bijna nergens op reageren en met gemak door een blok lood van een lichtjaar lengte kunnen reizen. Al lang is bekend dat er drie soorten neutrino’s zijn: electron-, muon- en tau-neutrino’s. Al in 1957 kwam de natuurkundige Bruno Pontecorvo met de hypothese dat de neutrino’s van de ene in de andere soort kunnen ‘oscilleren’. In de wiskundige beschrijving van de oscillatie draait het om drie zogenaamde mixhoeken, Engels ‘mixing angles’ geheten θ12, θ23 en θ13. De eerste twee mixhoeken zijn uit experimenten goed bepaald, maar de derde ‘kleinste’ hoek, da’s θ13, spreek uit theta-een-drie, is het lastigste te meten. Het bepalen van deze hoek is essentieel voor een goed begrip van de neutrino-oscillatie en daarmee ook voor een juist inzicht in de vraag hoe neutrino’s precies ontstonden tijdens de oerknal en hoe het kan dat er meer materie dan antimaterie in het heelal is. En da’s nou precies wat ze onlangs in China hebben gedaan.

De electron-antineutrino detectoren van Daya Bay

Diep onder de grond in de buurt van de kerncentrales van de China Guangdong Nuclear Power Group vlakbij Hong Kong is vorig jaar een experiment gestart dat meer inzicht moest geven in de oerknal, waarmee 13,7 miljard jaar geleden het heelal onstond. In drie grote hallen van het Daya Bay Reactor Neutrino Experiment worden antineutrino’s afkomstig van die kerncentrales gemeten en bestudeerd, miljarden per seconde. Wat bleek: van de elektron-antineutrino’s die in de kerncentrale waren geproduceerd bleek 6% niet aan te komen bij de zes detectoren van het experiment, die op verschillende afstand van de reactor stonden, sommigen op 500 meter afstand en anderen op 1500 meter. Die elektron-antineutrino’s waren niet echt verdwenen, maar gewoon geoscilleerd in één van de twee andere typen neutrino’s, welke niet door Daya Bay kunnen worden gezien. Op basis van die 6% kon men eindelijk θ13 meten en bovenstaande waarde is gelijk aan een hoek van 9 graden. De betrouwbaarheid van de meting is erg groot: 5,2σ , hetgeen statistisch gezien betekent dat het bewezen is. Bron: Resonaances + LBL.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe jouw reactie gegevens worden verwerkt.