Het grote publiek zal neutrino’s vooral associëren met het nieuws uit 2011 dat ze sneller dan het licht zouden reizen. Dat bleek later niet te kloppen, maar binnen de deeltjesfysica zijn deze mysterieuze, minder-dan-vederlichte deeltjes nog steeds een hot topic. Een Europese samenwerking van vijftien instituten, het EUROnu-project, adviseert daarom om een volgende grote stap te gaan zetten om deze deeltjes te bestuderen: het bouwen van de zogenoemde Neutrino Factory.
Hoe zit dat met neutrino’s die van identiteit veranderen? Natuurkundige Don Lincoln legt het helder uit in dit fijne nieuwe mini-college van net geen zes minuten:
Bekijk ook Lincolns eerdere filmpjes over wat supersymmetrie is en wat dit verschijnsel zo interessant maakt.
Bert en Ernie werden ze gedoopt: de twee neutrino’s met hoge energie die het experiment IceCube onlangs waarnam. Inmiddels zijn er nog 26 van dit soort neutrino’s gevonden (helaas zonder Sesamstraatnamen). En daarmee mogen we er eens voorzichtig over gaan nadenken waar deze deeltjes precies vandaan komen…
Nieuwsberichtje op de KIJK-site!
En tja, dan begin ik gelijk weer te dagdromen over een heel artikel over IceCube, al dan niet in combinatie met andere neutrino-experimenten zoals NOvA van Fermilab… Maar goed, ik heb net over de long shutdowns van de LHC geschreven en we moeten die arme KIJK-lezers ook weer niet ál te veel deeltjesverhalen door de strot douwen…
Leuk: deeltjesfysicus en Nobelprijswinnaar Leon Lederman die in een soort limonadekraampje aan de kant van de weg natuurkundige vragen van voorbijgangers beantwoordt.
Neutrino’s zouden sneller dan het licht van Zwiterserland naar Italië zijn gereisd, zo maakten natuurkundigen afgelopen september bekend naar aanleiding van resultaten van het experiment OPERA. Later werden er echter onvolkomenheden in de opstelling geïdentificeerd die invloed hadden gehad op de reistijden van de deeltjes. Bovendien meldden de wetenschappers achter ICARUS, een experiment dat zich onder dezelfde berg bevindt als OPERA, dat volgens hún waarnemingen de neutrino’s zich niet sneller dan het licht hadden voortbewogen. Vandaag volgde de laatste nagel in de doodskist van de supersnelle neutrino’s: er is een nieuwe bundel van de deeltjes naar Italië gestuurd en die ging volgens maar liefst vier experimenten, waaronder OPERA en ICARUS, niet sneller dan het licht. Dat maakte het Europese deeltjeslab CERN bekend op een internationale conferentie in Kyoto, Japan.
Waarschijnlijk het laatste nieuwsberichtje op de KIJK-site over het raadsel van de neutrino’s die al dan niet sneller dan het licht gingen…
Neutrino’s: sneller dan het licht gaan ze waarschijnlijk niet, maar dat weerhoudt deze vederlichte deeltjes er niet van nog steeds geregeld het wetenschappelijke nieuws te halen. Deze week doen ze dat door te laten zien dat een belangrijke verklaring voor de herkomst van kosmische stralen met enorm hoge energieën niet klopt.
Eerder schreef ik op dit blog waarom het verhaal van de neutrino’s die sneller dan het licht zouden zijn gegaan nog niet was afgelopen: er waren twee fouten geïdentificeerd die een tegengesteld effect op de reistijd van de neutrino’s hadden gehad. En aangezien één van beide fouten volgens een bericht op de Science-site precies het verschil tussen de verwachte en de gemeten reistijd zou verklaren, zou de andere fout weer zo’n verschil introduceren. Netto resultaat: neutrino’s die nog steeds een tikje sneller dan het licht gingen.
Dit blogje van theoretisch natuurkundige Matt Strassler, onder meer geschreven op basis van berichten in de Italiaanse pers en een mini-workshop, heeft me verteld wat ik nog wilde weten om het supersnelle-neutrino-boek te kunnen sluiten. Het blijkt dat fout 1, die het eerste naar buiten kwam en draaide om een verkeerd aangesloten glasvezelkabel, de neutrinoreistijd 73 nanoseconden korter deed lijken dan hij daadwerkelijk was (en dus niet 60, zoals Science meldde). Trek je daar de bijdrage van fout 2 van af, dan kom je op een reistijd die circa 60 seconden korter leek dan hij was. Daarmee komen we uit op neutrino’s die niet sneller dan het licht reisden, maar met nagenoeg de lichtsnelheid. En dat is wat je van dergelijke vederlichte en nauwelijks te stoppen deeltjes zou verwachten.
Hiermee is de kous wat mij betreft wél af: er is nu bepaald hoeveel gewicht beide fouten in de schaal hebben gelegd en samen laten die het opmerkelijke resultaat van afgelopen najaar verdwijnen. De check die binnenkort met een nieuwe neutrinobundel uit CERN en vier neutrinoexperimenten onder de Gran Sasso-berg zal worden gedaan, voelt daarmee aan als niet veel meer dan een formaliteit; een allerlaatste nagel in een al heel behoorlijk dichtgetimmerde doodskist.
Recht door de aarde heen communiceren met mensen in, pak ‘em beet, Australië. Of: boodschappen uitwisselen met een onderzeeboot, waar die zich op dat moment ook bevindt. Of: een bericht sturen naar een ruimteschip dat zich achter een planeet of maan bevindt. Dat zou allemaal weleens mogelijk kunnen zijn met neutrino’s, deeltjes die vrijwel ongestoord door materie heen bewegen, of dat nu de aarde, een grote hoeveelheid water of een hemellichaam is. Amerikaanse onderzoekers hebben dit idee nu voor het eerst in de praktijk gebracht, door neutrino’s door 240 meter rots te sturen en de deeltjes daarbij hun eigen naam te laten spellen.
Nog één post over de al-dan-niet-sneller-dan-het-licht-neutrino’s. Wat mij goed lijkt om te benadrukken, is dat het verhaal niet is afgelopen. Dat leek het eventjes wel, toen de nieuwssite van Science kwam met het bericht dat er “volgens een bron dicht bij het experiment” een hardwarefout was gevonden die de reistijd van de neutrino’s 60 nanoseconden korter deed lijken dan hij daadwerkelijk was. Tel die 60 nanoseconden bij de reistijd op, en ineens gaan de neutrino’s niet meer sneller dan, maar nagenoeg even snel als het licht.
En natuurlijk, dan wil je als OPERA de boel nog een keer goed meten als er over een paar maanden weer een neutrinobundel komt van CERN, maar dat lijkt niet meer dan een formaliteit. De fout is gevonden; het neutrinomysterie naar alle waarschijnlijkheid opgelost. En zo is het nieuws ook bij velen terechtgekomen.
Alleen: de dag na het bericht op de Science-site kwam OPERA zélf met een persbericht waarin naast bovengenoemde fout nóg een fout werd genoemd. En deze tweede fout deed de reistijd van de neutrino’s niet korter, maar lánger lijken dan hij daadwerkelijk was. Oftewel: fout 1 liet de neutrino’s sneller lijken dan ze waren, fout 2 juist langzamer. Als het nu inderdaad zo is dat het wegwerken van fout 1 het verschil tussen de neutrinosnelheid en de lichtsnelheid doet verdwijnen, zou het vervolgens wegwerken van fout 2 ervoor zorgen dat zo’n verschil opnieuw ontstaat. Je hebt dan dus tóch weer neutrino’s die sneller dan het licht gaan.
Onder de Italiaanse berg Gran Sasso bevindt zich het experiment OPERA, dat afgelopen najaar meldde te hebben vastgesteld dat neutrino’s sneller dan het licht van Zwitserland naar Italië zouden zijn gereisd. Maar in hetzelfde lab bevindt zich nog een aantal andere experimenten die zich met neutrino’s bezighouden. En een van die experimenten, ICARUS, meldt nu dat volgens hun metingen de neutrino’s zich vorig jaar netjes aan Einsteins snelheidslimiet hebben gehouden.