Waar komen neutrino's vandaan?

Antwoord

Neutrino's ontstaan in radioactief verval. Het oervoorbeeld is het neutron dat vervalt in proton, elektron en (anti)neutrino. Voor een vrij neutron gebeurt dit gemiddeld in ongeveer 12 seconden. Dit is een reusachtig lange tijd t.o.v. gewone kernreacties; dit verval is dan ook veroorzaakt door de zgn. zwakke kernkrachten, in tegenstelling tot de sterke kernkrachten die de protonen en neutronen in een kern binden.

Als een neutron vervalt binnen een kern dan gaan we over van een kern met N neutronen en P protonen narr een zgn. dochterkern met N-1 neutronen en P+1 protonen, die dus een atoom geeft dat in een naburig hokje van de tabel van Mendeleev staat. Dit is de zgn betaradioactiviteit, die dus een elektrisch geladen elektron produceert - dat we gemakkelijk waarnemen - en een elektrisch neutraal neutrino dat we meestal niet waarnemen. Al naar gelang de kern kan dit veel trager of ook vlugger gaan dan voor een vrij neutron. Radium bv. vervalt gemiddeld maar na 1600 jaar.

In kernreactoren worden door de splijting van de uraniumkernen overvloedig radioactieve kernen geproduceert en dus ook veel neutrino's. Maar omdat die neutraal zijn en zwak wisselwerken kon men die eerst niet waarnemen en waren neutrino' vooreerst een louter hypothese. In 1956 slaagden fysici er in die stroom van neutrino's rond een kernreactor aan te tonen doordat ze -uiterst zelden - als ze een proton in een kern treffen dit omzetten in een neutron en een (anti)elektron (ook wel positron genoemd) dat gemakkelijk gedetecteerd wordt.

Een nog veel sterkere bron van neutrino's is de zon: die haalt haar energie uit kernreacties die ook massa's neutrino's leveren: door één vierkante cm op het aardoppervlak (naar de zon gekeerd) gaan per seconde 6,5 10¹⁰ neutrino's. Dat is niet erg want , omdat ze zo zwak wisselwerken, vliegen de meeste dwars door de aarde.

Zijn ze nuttig? Dat is maar hoe je het bekijkt; zonder neutrino's zouden we geen zonlicht hebben!

Ze zijn dus heel moeilijk waar te nemen en dat staat praktische toepassingen in de weg. Maar ze zijn een fundamenteel onderdeel van het universum en een spannend studieobject.
Hun massa is zeer klein, men dacht lange tijd dat ze nul was. Ik refereerde al aan het feit dat er zowel neutrino's als antineutrino's bestaan. En omdat er naast onze vertrouwde elektronen ook zware elektronen bestaan (muonen gedoopt) bestaan er ook een andere soort neutrino's die hieraan gekoppeld zijn (en nog een derde soort...) Maarhier komen we dan in de wondere wereld van de elementaire deeltjes...

Proton versnellers die hun bundel richten op een metalen trefschijf en daar kernreacties veroorzaken maken hierbij ook een neutrinobundel. Je hebt misschien gehoord van de neutrino's die gemaakt worden met de versneller van CERN te Genève en dei na enkel duizend kilometer door de aarde afgelegd te hebben gedetecteerd worden in een onderaards lab in Italië

Men denkt er aan door observatie van de zonneneutrino's meer te weten te komen over de opbouw van de kern van de zon: die verlaten de kern en vliegen dwarrs door de mantel. Het is ook geweten dat ontploffende sterren (supernovae) sterke neutrinostralers zijn. Het grote project "Ice Cube" detecteert kosmische neutrino's die wisselwerken met het ijs op de zuidpool - dit is zo doorschijnend als glas- en daar bedrijft men dus astronomie met neutrino's i.p.v met licht.