Nee, die neutrino’s kwamen niet uit de LHC

Er zijn wat zaken te verduidelijken rond de neutrino’s die al dan niet sneller dan het licht van Zwitserland naar Italië zijn gereisd. Zoals het idee dat ik af en toe zie opduiken dat de deeltjes waar het om gaat uit de LHC zouden komen. Dat klopt niet; verantwoordelijk voor de neutrinobundel is het project CNGS, een afkorting van CERN Neutrinos to Gran Sasso, dat geen gebruikmaakt van de LHC, maar van een kleinere en oudere deeltjesversneller op CERN: de Super Proton Synchrotron (SPS). (1)

Het aanmaken van de neutrinobundel verloopt als volgt. Uit de cirkelvormige SPS-tunnel (die een kleine 7 kilometer in omtrek is, tegen de 27 kilometer van de LHC) komt een bundel van protonen, de positief geladen deeltjes die deel uitmaken van elke atoomkern. Deze protonen worden vervolgens op een doelwit van grafiet (koolstof) geschoten, waarbij zogenoemde kaonen en pionen (2) ontstaan. Deze kaonen en pionen gaan vervolgens door een 1 kilometer lange tunnel, waarin een deel ervan vervalt tot muonen (een muon is een zwaardere variant van het elektron) en muonneutrino’s (3).

Daarna gaat de deeltjesbundel door een 18 meter dik blok van grafiet en metaal, dat de overgebleven protonen en de niet-vervallen kaonen en pionen die er nog in zitten tegenhoudt. De muonen blijven steken in de rotsbodem achter dit blok, maar de neutrino’s gaan in een rechte lijn door de aardkorst richting de laboratoria onder de Italiaanse Gran Sasso-berg. (4)

Aan het eind van hun ruim 730 kilometer lange reis – die ze in een paar milliseconden afleggen – worden de CERN-neutrino’s opgevangen door, onder meer, het OPERA-experiment. En het was dit experiment dat afgelopen najaar meende te constateren dat de neutrino’s hun enkeltje Zwitserland-Italië in minder tijd zouden hebben afgelegd dan licht over die afstand had gedaan.

(1) Deze versneller speelt wel een rol in het LHC-proces: hij krijgt protonen binnen van de PS (Proton Synchrotron), versnelt die, en injecteert ze vervolgens in de LHC.
(2) Kaonen en pionen behoren tot de mesonen, die elk bestaan uit één quark en één anti-quark.
(3) Er zijn nog twee soorten neutrino’s: elektronneutrino’s en tauneutrino’s.
(4) De reden dat neutrino’s vrijwel ongehinderd door kilometers rots kunnen vliegen: deze extreem lichte, neutrale deeltjes zijn niet onderhevig aan de elektromagnetische en de sterke kracht, alleen aan de zwakke kracht en de zwaartekracht.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *