Talloze subatomaire deeltjes, neutrino's genaamd, spelen een belangrijke rol in de structuur van het universum. Deze nauwelijks waarneembare deeltjes, waarvan men ooit dacht dat ze geen massa hadden, lijken nu wel massa te hebben.
Er is nog experimenteel onderzoek nodig om vast te stellen wat deze meting precies is. Een innovatieve aanpak om dit kleine probleem op te lossen is ontwikkeld door een internationaal team van wetenschappers.
De ontdekking van de massa van een neutrino zou een keerpunt in de wetenschap zijn; De belangrijkste reden hiervoor is dat het licht zal werpen op de vroege vorming van het heelal. Deze deeltjes weigerden echter samen te werken met de apparaten en detectoren die we momenteel gebruiken.
Volgens een recent onderzoek zou de oplossing kunnen liggen in het monitoren van bèta-verval, met name in de zeldzame radioactieve vorm van waterstof die bekend staat als tritium. Het is mogelijk getuige te zijn van dit proces van radioactief verval, dat uiteindelijk de massa van de betrokken neutrino's kan onthullen.
Volgens natuurkundige Brent VanDevender van het Pacific Northwest National Laboratory “hebben we theoretisch gezien, met de technologische vooruitgang en schaalvergroting, een realistische kans om in het bereik te komen dat nodig is om neutrinomassa te detecteren.”
Een heliumion, een elektron en een neutrino zijn drie subatomaire deeltjes die ontstaan wanneer tritium vervalt. Wetenschappers zijn optimistisch dat de massa van het neutrino het ontbrekende onderdeel zal zijn, omdat ze zich bewust zijn van de totale massa en de massa's van de andere deeltjes.
De methode is gebaseerd op een techniek genaamd CRES, of cyclotronstralingsemissiespectroscopie, die microgolfstraling kan detecteren van elektronen die gescheiden zijn terwijl ze door een magnetisch veld bewegen en de effecten van het begeleidende neutrino kunnen afleiden.
Volgens natuurkundige Talia Weiss van de Yale Universiteit zijn ‘neutrino’s ongelooflijk licht’. Het weegt meer dan 500.000 keer dat van een elektron. Wanneer een neutrino en een elektron tegelijkertijd worden geproduceerd, heeft de massa van het neutrino dus weinig invloed op de snelheid van het elektron.
“We zijn op zoek naar dit kleine effect. Daarom is een zeer gevoelige benadering vereist om te bepalen hoe snel elektronen bewegen.
Deze laatste studie is de eerste die het bèta-verval van tritium analyseert met behulp van CRES, een techniek die in eerdere studies van vergelijkbare aard werd gebruikt, en om een bovengrens voor de neutrinomassa vast te stellen. Hoewel er nog steeds aanzienlijke technologische obstakels moeten worden overwonnen, heeft CRES het potentieel om beter te groeien en zich beter te ontwikkelen dan andere technologieën van dit type.
Het belang van neutrinomassa in de natuurkunde op alle schaalniveaus, inclusief kern- en deeltjesfysica, astrofysica en kosmologie, wordt door onderzoekers benadrukt. Als we dit deeltje uiteindelijk wegen, kunnen we een compleet nieuw gebied van de natuurkunde tegenkomen.
“Niemand anders doet dit”, zegt Elise Novitski, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Washington. “Wij proberen niet een bestaande techniek te vervangen.
bron: sciencealert
📩 18/09/2023 14:20