Wetenschappers noemen dit het "spookdeeltje". Het heeft bijna geen massa, ontwikkelt een snelheid die de snelheid van het licht benadert en heeft zich al drie decennia achtereen verborgen voor onderzoekers over de hele wereld. We hebben het over neutrino's, die natuurkundigen nu omverwerpen in laboratoria van Pakistan tot Zwitserland. Neutrino's worden gevormd wanneer radioactieve elementen vervallen. Ze bevinden zich in de zon, andere sterren en zelfs in ons eigen lichaam. Een neutrino passeert zonder problemen een enorme hoeveelheid materie. Dus hoe bestuderen wetenschappers dit ongrijpbare deeltje?
GERDA
Dit geavanceerde apparaat, de GERmanium Detector Array (GERDA), helpt wetenschappers te begrijpen waarom we überhaupt bestaan. GERDA zoekt naar neutrino's door elektrische activiteit te volgen in zuivere germaniumkristallen die diep onder een berg in Italië zijn geïsoleerd. Wetenschappers die met GERDA werken, hopen een zeer zeldzaam type radioactief verval te vinden. Toen de oerknal ons universum voortbracht (13,7 miljard jaar geleden), hadden zich evenveel materie en antimaterie moeten vormen. En wanneer materie en antimaterie botsen, vernietigen ze elkaar en laten ze niets dan pure energie achter. Dus waar komen we vandaan? Als wetenschappers die tekenen van verval kunnen detecteren, zou dit betekenen dat het neutrino tegelijkertijd een deeltje en een antideeltje is. Een dergelijke uitleg zal natuurlijk de meeste vragen die voor ons van belang zijn, wegnemen.
SNOLAB
Het Canadese Sudbury Neutrino Observatory (SNO) ligt ongeveer twee kilometer onder de grond. De SNO + divisie onderzoekt neutrino's van de aarde, de zon en zelfs supernovae. Het hart van het laboratorium is een enorme plastic bol gevuld met 800 ton van een speciale vloeistof, een vloeistofscintillator genaamd. De bol is omgeven door een schelp van water en op zijn plaats gehouden door touwen. Het hele ding wordt bestuurd door een reeks van 10.000 extreem gevoelige lichtdetectoren, fotomultiplicatorbuizen (PMT's) genaamd. Wanneer neutrino's interageren met andere deeltjes in de detector, wordt de vloeistofscintillator verlicht en leest de PMT de gegevens. Dankzij de originele SNO-detector weten wetenschappers nu dat ten minste drie verschillende soorten, of "smaken", neutrino's heen en weer kunnen worden getransporteerd door de ruimtetijd.
Promotie video:
Ijsblokje
En dit is de grootste neutrinodetector ter wereld. IceCube, gelegen op de Zuidpool, gebruikt 5.160 sensoren verspreid over meer dan een miljard ton ijs. Het doel is om hoogenergetische neutrino's te verkrijgen uit extreem gewelddadige kosmische bronnen zoals exploderende sterren, zwarte gaten en neutronensterren. Wanneer neutrino's tegen watermoleculen in ijs slaan, laten ze hoogenergetische uitbarstingen van subatomaire deeltjes vrij die enkele kilometers kunnen reizen. Deze deeltjes bewegen zo snel dat ze een korte lichtkegel uitzenden, de Cherenkov-kegel. Wetenschappers hopen de ontvangen informatie te gebruiken om het pad van neutrino's te reconstrueren en hun bron te achterhalen.
Daya baai
Het neutrino-experiment vindt plaats in drie enorme hallen tegelijk, begraven in de heuvels van Daya Bay, China. Zes cilindrische detectoren, elk met 20 ton vloeistofscintillator, zijn gegroepeerd in hallen en omgeven door 1000 PMT's. Ze verdrinken in poelen met schoon water en houden alle omringende straling buiten. Een nabijgelegen groep van zes kernreactoren produceert elke seconde miljoenen triljoenen onschadelijke elektronische antineutrino's. Deze antineutrino-stroom werkt samen met een vloeibare scintillator om korte lichtflitsen uit te zenden die worden opgevangen door de PMT. Daya Bay is gebouwd om neutrino-oscillaties te bestuderen.
