‘s Werelds grootste neutrinodetector, het Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) in China, heeft zijn eerste resultaten vrijgegeven, waarmee de meest nauwkeurige metingen van neutrino-eigenschappen tot nu toe zijn bereikt. Na slechts 59 dagen in bedrijf te zijn geweest, heeft JUNO een halve eeuw aan eerder onderzoek overtroffen, waardoor de belangrijkste parameters die deze ongrijpbare deeltjes bepalen, met ongekende nauwkeurigheid zijn verfijnd.
De spookachtige aard van neutrino’s
Neutrino’s zijn notoir moeilijk te bestuderen; biljoenen passeren elke seconde het menselijk lichaam zonder interactie. Deze ‘spookdeeltjes’ hebben een minuscule massa en laten zelden een spoor achter wanneer ze door detectoren gaan, waardoor ze een van de moeilijkste subatomaire entiteiten zijn om waar te nemen. Toch zijn natuurkundigen er intens in geïnteresseerd omdat ze aanwijzingen bevatten voor de natuurkunde die verder gaan dan het Standaardmodel, onze huidige beste beschrijving van de bouwstenen van het universum.
Neutrino-oscillaties: een scheur in het standaardmodel
Het standaardmodel voorspelde dat neutrino’s massaloos zouden zijn, maar experimenten bewezen het tegendeel. Neutrino’s oscilleren tussen drie ‘smaken’ – elektron, muon en tau – die voortdurend van identiteit veranderen terwijl ze reizen. Dit oscillatiefenomeen, bevestigd door de Nobelprijs voor de Natuurkunde van 2015, onthult een eigenschap waarmee het Standaardmodel geen rekening houdt.
“Neutrino’s zijn het enige deeltje waarvoor er een eigenschap bestaat die het Standaardmodel niet voorspelt”, zegt Gioacchino Ranucci, plaatsvervangend woordvoerder van JUNO. “Dus neutrino’s zijn de enige poort naar de natuurkunde buiten het standaardmodel.”
JUNO: Een enorme sprong in detectie
JUNO opereert diep onder de grond, waar de aardkorst het beschermt tegen storende deeltjes. De detector zelf is een 35 meter brede bol gevuld met 20.000 ton vloeibare scintillator, ontworpen om te flitsen wanneer een neutrino ermee interageert. Sensoren rond de tank lokaliseren deze flitsen, waardoor natuurkundigen de ongrijpbare deeltjes kunnen analyseren. JUNO’s schaal is wat het onderscheidt; het bevat 20 keer meer scintillator dan enig eerder experiment, waardoor de gevoeligheid dramatisch toeneemt.
Wat is het volgende? De jacht op nieuwe natuurkunde
De eerste resultaten van JUNO bevestigen zijn mogelijkheden en wijzen op het potentieel voor baanbrekende ontdekkingen. Onderzoekers willen de metingen van neutrino-oscillatieparameters verder verfijnen en uiteindelijk al lang bestaande mysteries in de natuurkunde oplossen. Deze omvatten onder meer het ordenen van de massatoestanden van neutrino’s, wat mogelijk de onbalans tussen materie en antimaterie in het universum kan verklaren.
De precisie die JUNO biedt, zou ons begrip van de fundamentele natuurkunde opnieuw kunnen definiëren. Naarmate onderzoekers meer gegevens verzamelen, kunnen deze spookachtige deeltjes eindelijk de geheimen onthullen die verborgen zijn buiten het standaardmodel, waardoor het universum scherper in beeld komt.
