Belgische wetenschappers gebruiken nieuwe technologie in zoektocht naar elementaire deeltjes

Higgsdeeltje ruimt baan voor de steriele neutrino’s

Neutrino SOLID detectorElementaire deeltjes, en de zoektocht ernaar, zijn hip. Het Higgs-boson werd wereldberoemd en leverde zijn bedenkers de Nobelprijs op. Belgische wetenschappers gaan nu op zoek naar steriele neutrino’s. Met de steun van Franse en Britse collega’s gebruiken ze een revolutionaire technologie om de deeltjes te gaan registreren.

Een Europees consortium van twee Franse, twee Britse en drie Vlaamse universiteiten en een federale  onderzoeksinstelling (UAntwerpen, UGent, VUB en het Studiecentrum voor Kernenergie SCK•CEN in Mol) sloegen begin 2013 de handen in elkaar. Samen zetten ze een ‘neutrino-experiment’ op. Het project heet SOLID, wat staat voor Search for Oscillations with a Lithium6 Detector (zie foto's).

De wetenschappers willen steriele neutrino’s gaan registeren. “Deze elementaire deeltjes hebben mogelijk een link met het deeltje waarvoor de Belg François Englert en de Brit Peter Higgs in 2013 de Nobelprijs fysica kregen”, zegt prof. Nick van Remortel (UAntwerpen). “Als deze nieuwe elementaire deeltjes werkelijk gevonden worden, zou dit meteen een antwoord kunnen geven op tal van fundamentele vragen omtrent de oorsprong van massa en de stabiliteit van het universum.”

Neutrino SOLID detectorNauwelijks interactie

Dat neutrino’s bestaan, staat vast. Het zijn elementaire deeltjes die voor het eerst zijn ontdekt in de jaren vijftig bij een Amerikaanse kernreactor in Savannah River, South Carolina. Ze worden ook overvloedig geproduceerd binnenin de zon, maar zijn ontzettend moeilijk te registreren omdat ze nauwelijks met materie interageren. Er gaan zo’n 50 miljard neutrino’s per seconde door elke vierkante centimeter van ons lichaam, zonder dat we daar ooit iets van merken.

Tegen 2016 hopen de wetenschappers een neutrinodetector van meer dan 2 ton te bouwen, waarmee gedurende drie jaar gezocht zal worden naar de steriele neutrino’s. De wetenschappers, onder wie enkele onderzoekers van Oxford, gebruiken een nieuw soort deeltjesdetector, eentje die ontzettend gevoelig is voor neutrino’s. Van Remortel: “De technologie is erg revolutionair en zou ook kunnen aangewend worden om kernreactoren wereldwijd vanop afstand in de gaten te houden, een zeer aantrekkelijke methode voor het opvolgen van non-proliferatieakkoorden.”

Internationale strijd

De deeltjesdetector wordt opgesteld bij onderzoeksreactor BR2 bij SCK•CEN in Mol. Die reactor, die een groot aandeel in de wereldwijde productie van medische radio-isotopen voor beeldvorming en kankertherapie voor zijn rekening neemt, blijkt ook uiterst geschikt te zijn voor het uitvoeren van fundamenteel onderzoek op het gebied van elementaire deeltjes.

“We zijn trots dat we met onze - in dit kader unieke - BR2-installatie en met onze kennis en kunde, een bijdrage kunnen leveren aan het welslagen van dit buitengewoon boeiend project”, vertelt prof. Eric van Walle, directeur-generaal van het SCK•CEN. “Deze zoektocht naar steriele neutrino’s toont aan dat onze instelling erg interessante perspectieven kan bieden voor de verdere ontwikkeling van dergelijk fundamenteel onderzoek.”

Het experiment wordt mee mogelijk gemaakt dankzij de financiële steun van het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek Vlaanderen, de Herculesstichting en Belspo. Van Remortel: “Dit project bewijst dat de onderzoeksfaciliteiten en technische knowhow van onderzoekscentra zoals SCK•CEN van absoluut topniveau zijn, en concurrentieel met de belangrijkste onderzoeksinstellingen ter wereld. Zo kunnen we goed gewapend de strijd aangaan, want internationaal zoeken ook andere consortia naar steriele neutrino’s.” 


Steriele neutrino's

Een neutrino is een elementair deeltje zonder elektrische lading, dat ontstaat bij energetische botsingen tussen kerndeeltjes. Wetenschappers vermoeden dat een neutrino vrijwel geen massa heeft. Slechts heel zelden botsen ze tegen een materie: ze vliegen bijna overal dwars doorheen. Gewone neutrino’s zijn al nauwelijks te registreren, bij steriele neutrino’s is dat nog vele malen moeilijker. Deeltjesfysici zijn ervan overtuigd dat ze misschien zelfs het raadsel van de donkere materie kunnen oplossen als ze steriele neutrino’s kunnen waarnemen.


Contacten

SCK•CEN
Prof. Dr. Eric van Walle, directeur-generaal
Eric.van.walle@sckcen.be

Universiteit Antwerpen
Prof Nick van Remortel
nick.vanremortel@uantwerpen.be

Universiteit Gent
Prof Dirk Ryckbosch
Dirk.Ryckbosch@UGent.be

Vrije Universiteit Brussel
Prof Petra Van Mulders
pvmulder@vub.ac.be