Talloze verklaringen voor de (te) snelle neutrino's

This undated file photo shows famed physicist Albert Einstein. Scientists at the European Organization for Nuclear Research, or CERN, the world's largest physics lab, say they have clocked subatomic particles, called neutrinos, traveling faster than light, a feat that, if true, would break a fundamental pillar of science, the idea that nothing is supposed to move faster than light, at least according to Einstein's special theory of relativity: The famous E (equals) mc2 equation. That stands for energy equals mass times the speed of light squared. The readings have so astounded researchers that they are asking others to independently verify the measurements before claiming an actual discovery. (AP Photo) AP

Vooruit, nog één keer over de neutrino’s: de spookachtige deeltjes die door de lichtsnelheidsbarrière braken en die zo de relativiteitstheorie onderuit haalden. Misschien.

Het kan natuurlijk niet uitblijven in een rubriek die ophef heet, want ophef gaf het. In elke provincie van het land werd meegedacht over de kwestie.

De afstandsbepaling tussen het vertrekpunt van de deeltjes (het Cern in Genève) en hun punt van aankomst (onder de rotsen van Gran Sasso in de Italiaanse Apennijnen) was bijvoorbeeld een punt. We geven onze verklaring graag voor een betere, schreven een paar lezers daarover, maar eh: hebben de fysici soms over het hoofd gezien dat de aarde rond is? Beter: dat de weglengte over het gekromde aardoppervlak dus langer is dan die van een recht pad door de aardkorst?

Nee, zo verstrooid waren ze niet. De fysici gebruikten GPS-systemen om, inderdaad, de bovengrondse coördinaten van hun apparaten vast te leggen. Maar ze combineerden die daarna met andere metingen (zoals met optische systemen) om de posities onder de grond nauwkeurig vast te pinnen. Al is natuurlijk niet uit te sluiten dat daarbij iets is misgelopen.

Dat oppert bijvoorbeeld een Indiase fysicus, auteur van een van de tientallen stukken met opmerkingen die intussen op de online preprintserver arXiv staan. De neutrino’s legden in de koude bodem steeds hetzelfde pad af, schrijft hij. Maar wat als de afstandsmeting op een warme dag is gedaan? Door uitzetting van de aardkorst komen de GPS-systemen dan verder van de ondergrondse aankomst- en vertrekpunten te staan dan op een koel moment. Op een iets subtielere manier kun je zo ook de afgelegde weg overschatten en lijkt het alsof de deeltjes sneller gingen.

Het is maar één ding. Want: gooit bijvoorbeeld de rotatiesnelheid van de aarde geen roet in het eten? Of verklaart die slechts 2 procent van de gemeten neutrinovoorsprong, zoals een andere fysicus op arXiv voorrekent?

De lezers zien intussen nóg een gevoelig punt: het vaststellen van de vertrektijd van de neutrino’s. Is er over het groepje deeltjes misschien verkeerd gemiddeld?

En ja, het klopt: de deeltjes worden niet per stuk gemeten. Ze vertrekken in een langgerekt peloton waarin tussen de eerste en de laatste ongeveer 10 microseconde zit. Sterker: dat peloton zelf wordt niet eens geklokt – dat is onmogelijk omdat de spookachtige neutrino’s zich niet laten kennen. De fysici meten daarom het profiel van een ander peloton: van de protonen waar de neutrino’s in twee stappen uit voortkomen. Het peloton van hun grootouders, zou je kunnen zeggen. Dat vergelijken ze met het profiel van de neutrino’s die in Gran Sasso in een grote hoop lood vastlopen (telkens slechts 1 op de miljard).

Schuilt daarin inderdaad het probleem? Wellicht, suggereert een Fransman op arXiv, krijgen de neutrino’s aan kop en in de staart van het peloton een iets lagere energie mee. Dat beïnvloedt hun kans om in het lood vast te lopen, en zo lijkt het aankomstprofiel een beetje vooruit te schuiven in de tijd. En een Poolse theoreticus goochelt met formules om aan te tonen dat zoiets al gebeurt als je een verkeerde statistische methode toepast.

Maar ja, ondanks al die meer en minder geraffineerde suggesties is de fout nog niet gevonden. En dat laat ruimte voor andere speculaties. Heeft de natuur de maximumsnelheid exclusief voor neutrino’s een beetje verruimd? Snijden neutrino’s de weg af door extra dimensies? Een Griekse fysicus weet al hoe je het bestaan van zo’n extra dimensie kunt toetsen. Je moet de neutrino’s nog wat verder op pad sturen: de afstand tussen Cern en het Griekse eiland Pylos is precies goed, schrijft hij op arXiv. Een handvol briefschrijvers tenslotte, heeft helemaal geen experimenten nodig: zij geloofden die hele relativiteitstheorie toch al nooit. Tsja.

Margriet van der Heijden