19 juli 2024

De jacht op θ13 is begonnen

De gevoelige detectoren van het Daya Bay Reactor Neutrino Experiment. Credit: Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory

Diep onder de grond in de buurt van de kerncentrales van de China Guangdong Nuclear Power Group vlakbij Hong Kong is onlangs een experiment gestart dat meer inzicht moet 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. Antineutrino’s zijn de antideeltjes van ‘gewone’ neutrino’s, deeltjes die zeer zwakjes reageren met andere deeltjes zoals protonen, neutronen en electronen en die in staat zijn ongehinderd dwars door lichtjaren dik staal te vliegen. Het onderzoek aan de antineutrino’s moet de natuurkundigen leiden naar het antwoord op de vraag hoe precies de soorten neutrino’s kunnen oscilleren. 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 soort kunnen ‘oscilleren’ in de andere soort. 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. In de met een bepaalde vloeistof gevulde eerste hal van de Daya Bay Reactor, op een halve km afstand van de kerncentrales, worden inmiddels al antineutrino’s waargenomen, met gevoelige instrumenten die oplichten als zo’n deeltje in reactie komt met een deeltje van de vloeistof. In hal 2 – ook op 0,5 km van de centrale – starten de waarnemingen in de herfst en in hal 3 – op 2 km van de centrale – moet volgend jaar zomer de data binnenstromen. Als dat laatste gebeurt kan de laatste mixhoek met een onzekerheidsmarge van minder dan 1% bepaald worden, een nauwkeurigheid die ongeëvenaard is. Bron: Berkeley.

Share

Speak Your Mind

*