EO

Voorspellingen gemaakt voor productie en detectie steriele neutrino’s

19 november 2018 om 08:17 uur

Een natuurkundig model voorspelt het bestaan van steriele neutrino’s, wat drie grote vraagstukken uit de fysica zou oplossen. Om ze daadwerkelijk te vinden met een deeltjesversneller moeten onderzoekers weten hoe ze geproduceerd worden en hoe ze vervallen. Promovendus Kyrylo Bondarenko heeft hier voorspellingen voor gemaakt, die worden gebruikt door een samenwerkingsverband van 52 wetenschappelijke instituten. Hij verdedigde zijn proefschrift op 15 november.


Ruim dertien miljard jaar geleden creëerde de oerknal ongeveer tien miljard maal meer materie dan er vandaag de dag door het heelal zweeft. Tegelijkertijd ontstond een net zo duizelingwekkende hoeveelheid antimaterie, dat snel in het niets annihileerde met zijn tegenhanger. Dit had zomaar het kortste en enige verhaal kunnen zijn in het universum. Ware het niet dat een kleine asymmetrie in de verhouding tussen materie en antimaterie ervoor zorgde dat een tien-miljardste deel overleefde. Daaruit is het heelal ontstaan zoals we het nu kennen, inclusief een diersoort die een verklaring probeert te vinden voor deze mysterieuze asymmetrie. Het is een van de grote fundamentele vraagstukken in de deeltjesfysica, samen met de aard van donkere materie en het raadsel rond neutrino's die oscilleren tussen drie verschillende types.

 

νMSM-model

Bovenop het beproefde Standaardmodel hebben deeltjesfysici een aanvullend model ontwikkeld dat de drie hierboven geschetste problemen in één klap oplost-het Neutrino Minimal Standard Model (νMSM). Het voorspelt drie onontdekte deeltjes, genaamd steriele neutrino's: een kandidaat voor donkere materie met een massa tussen de 1 en 50 keV/c2 en twee deeltjes die samen verantwoordelijk zijn voor neutrino-oscillaties en de materie-antimaterie asymmetrie, met een massa ergens tussen enkele MeV/c2 en tientallen GeV/c2. Als het wetenschappers lukt om ze te vinden, zou dat sterk bewijs leveren voor het νMSM-model, en dus voor een oplossing van drie enorme wetenschappelijke raadsels. Maar waar te zoeken? Natuurkundige Kyrylo Bondarenko heeft tijdens zijn promotie aan de Universiteit Leiden de manieren herzien waarop je de deeltjes vindt door de intensiteitsfrontier te verleggen.

 

Energiefrontier

In de afgelopen decennia waren natuurkundigen druk bezig om de energiefrontier te verleggen. Ze bouwden daarom steeds grotere deeltjesversnellers om deeltjes te laten botsen op zo hoog mogelijke snelheden. Tijdens een botsing wordt de kinetische energie van de deeltjes omgezet in nieuw gecreëerde deeltjes. Hoe hoger de energie, des te zwaardere deeltjes kunnen verschijnen. Het relatief zware Higgsboson werd geproduceerd in de Large Hadron Collider op Cern door de energiefrontier te verleggen naar 8 TeV.

 

Intensiteitsfrontier

De steriele neutrino's van het νMSM-model liggen al decennialang binnen ons energiebereik. De reden dat we ze nooit hebben gezien, is misschien dat ze slap wisselwerken met andere deeltjes. Dan zou je rond de 1000 botsingen nodig hebben tot er uiteindelijk eentje ontstaat door puur toeval. Dat betekent dat natuurkundigen de intensiteitsfrontier moeten verleggen door meer botsingen per seconde te genereren. Binnen de onderzoeksgroep van Alexey Boyarsky heeft Bondarenko voorspellingen gemaakt voor de productie en detectie van steriele neutrino's. Die worden momenteel gebruikt door het Search for Hidden Particles (SHiP) experiment-een samenwerking tussen 52 wetenschappelijke instituten. De SHiP-onderzoekers hebben die voorspellingen nodig om te weten waar ze precies naar zoeken. Hun data bestaat uit vervalproducten van gecreëerde deeltjes. Alleen als ze de mogelijke vervalproducten kennen van steriele neutrino's kunnen ze die (indirect) zien.

 

Gerelateerd nieuws

Onderhoud sluizen en bruggen voorspeld door continue metingen

Onderhoud sluizen en bruggen voorspeld door continue metingen

Bruggen en sluizen die langer meegaan, minder energie verbruiken en minder vaak gestremd zijn. Dat is het resultaat als je beter kunt voorspellen wanneer onderhoud precies nodig is. In het programma Vitale Assets laten…

Nieuwe deeltjes ontdekken met behulp van zwarte gaten

Nieuwe deeltjes ontdekken met behulp van zwarte gaten

Sommige theorieën die verder gaan dan het Standaardmodel van de elementairedeeltjesfysica voorspellen dat er nieuwe, ultralichte deeltjes bestaan met veel kleinere massa’s dan die van de lichtste bekende deeltjes in…

Eenvoudige productiewijze gevonden voor bio-alternatief Pet

Eenvoudige productiewijze gevonden voor bio-alternatief Pet

Een van de meest succesvolle plastics is polyethyleentereftalaat (Pet), een product uit aardolie. Er bestaat een groen alternatief, gemaakt van furanen uit biomassa. Om die furanen te polymeriseren tot lange ketens zijn…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

Meer agendapunten »