15 juni 2021

Zestig jaar oude theorie eindelijk bewezen door neutrinodetector IceCube

Artistieke impressie van de IceCube detector (met Poollicht) in een fotomultiplier buis. De Hydrangea gebeurtenis wordt voorgesteld als de blauw oplichtende buis, die als eerste het neutrino detecteerde. Credit: IceCube Collaboration (ICL photo by Yuya Makino, IceCube/NSF

Het gebeurde op 6 december 2016, de gebeurtenis die de boeken is ingegaan onder de naam ‘Hydrangea’. Er vloog een zeer energierijk elektron antineutrino (6,3 PeV [1] ) met bijna de lichtsnelheid dwars door de aarde en toen ‘ie er in een fractie van een seconde bijna doorheen was botste hij met een elektron. Die botsing zorgde voor de creatie van een W- boson, een elementair deeltje dat de krachtvoerder van de zwakke wisselwerking is (samen met W+ en Z-bosonen). W- bosonen leven heel kort, dus na een fractie van een seconde verviel het W- boson in een waterval aan andere deeltjes. Het was de 1 km3 grote neutrinodetector IceCube, waarvan de gevoelige sensoren verborgen in het Zuidpool ijs liggen, die de interactie tussen het neutrino en elektron ‘zagen’ (zie de afbeelding hieronder).

De Hydrangea gebeurtenis. Ieder bolletje is een sensor van IceCube die de gebeurtenis waarnam. Rode cirkels zagen de ebeurtenis eerder dan de blauwgroene cirkels. Credit: IceCube Collaboration

OK en dan de hamvraag van de dag: wat maakt Hydrangea zo bijzonder? Welnu, het was de natuurkundige Sheldon Glashow die in 1960 [2] in dit artikel betoogde dat als een antineutrino (de anti-tweeling van een gewoon neutrino) zou reageren met een elektron er een nieuw deeltje zou kunnen ontstaan, mits het antineutrino genoeg energie zou hebben. Dat nieuwe deeltje was het W- boson, dat in 1960 nog hypothetisch was – het werd pas in 1983 ontdekt, met een massa die veel groter was dan Glashow en anderen in 1960 voorspelden. De 6,3 PeV die het antineutrino tijdens Hydrangea bij zich had was genoeg om de Glashow resonantie, zoals de interactie wordt genoemd, te bewerkstelligen.

Schematische voorstelling van het antineutrino dat van ver weg door de aarde vloog en botste met een elektron in de zuidpool. Credit: IceCube Collaboration

Vraag is natuurlijk wel fenomeen in staat is een antineutrino met een energie van 6,3 PeV te produceren. Men denkt dat actieve superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels dat moeten kunnen doen. In Nature verscheen een vakartikel over de eerste detectie van een lawine van deeltjes door IceCube van de Glashow resonantie. Bron: IceCube.

  1. Peta elektron volt, dat is zo’n duizend keren energierijker dan wat de Large Hadron Collider van CERN bij Genève, ‘s werelds grootste deeltjesversneller, kan produceren. Andere ‘bekende’ neutrino’s die IceCube detecteerde, zoals Bert, Ernie en Big Bird, hadden een stuk minder energie. []
  2. Toen was hij nog ‘postdoc’, een soort junior onderzoeker; In 1979 won hij de Nobelprijs voor de Natuurwetenschappen voor z’n werk aan de electrozwakke wisselwerking. []

Speak Your Mind

*

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