Wat is een neutrino?
Een deeltje met een zeer lage massa, rond dat van een elektron, en geen elektrische lading, de neutrino is een ongrijpbaar subatomair deeltje. De neutrino is zo verlegen dat de duur tussen de theorie van zijn bestaan en zijn daadwerkelijke ontdekking 25 jaar was. Wolfgang Pauli, een beroemde kwantumfysicus, theoretiseerde de neutrino in 1931. Het werd ontdekt door Frederick Reines en Clyde Cowan in 1956 op een neutrino-observatorium naast een kerncentrale in Savannah River, South Carolina.
Neutrino's reizen bijna met de snelheid van het licht, en vele quadriljoenen van hen dringen elke seconde in je lichaam. Maar omdat neutrino's zo'n lage massa hebben en slechts weinig interactie hebben met atomen, kunnen ze enkele lichtjaren dicht opeengepakte materie doordringen voordat ze een interactie aangaan met een atoom. Om deze reden zijn ze erg moeilijk te detecteren.
Neutrino's worden gegenereerd tijdens een evenement dat in de natuurkunde bekend staat als bèta-verval. Het leek hopeloos om neutrino's te detecteren tot de komst van nucleaire technologie. Atoombommen en kernreactoren bleken rijke bronnen van neutrino-activiteit te zijn ten opzichte van een typische plek op aarde. De eerste neutrinodetectors waren tanks gevuld met water en cadmiumchloride. De eerste gedetecteerde neutrino was in feite geen conventionele neutrino maar een anti-neutrino.
Toen een anti-neutrino botste met een proton in de neutrinodetector, produceerde de interactie een neutron en een positron, of een anti-elektron. Het resulterende anti-elektron zou snel vernietigen met een van de elektronen die rond de kern cirkelen, wat resulteert in een spray van twee fotonen. Dan zou een verdwaald neutron dat vrijkomt bij de afbraak van het atoom uiteindelijk (~ 15ms) worden opgepikt door een ander, intact atoom, waardoor meer fotonen (licht) vrijkomen. Dit duidelijke tweetrapspatroon van fotonenafgifte kan worden vergroot door fotoamplificators, waardoor een register wordt geactiveerd en positief bewijs wordt geleverd voor de impact van neutrino's.
Met moderne methoden wordt er maar één neutrino per dag gedetecteerd in onze observatoria. De neutrino is een uitstekend voorbeeld van een fundamenteel deeltje dat begrijpelijker wordt naarmate de kwaliteit van onze wetenschappelijke instrumenten verbetert. De voortdurende verzameling van bewijsmateriaal met betrekking tot de neutrino en zijn eigenschappen zal zeker op waardevolle manieren bijdragen aan de vooruitgang van de hedendaagse theoretische fysica, die op zijn beurt nuttige technologische en theoretische ontdekkingen voor de menselijke beschaving zal genereren.