Neutrino's weer sneller dan licht

Ze hebben het weer gedaan. De neutrino’s. Sneller dan het licht gereisd. Dat schrijven fysici van het OPERA-experiment in Gran Sasso in de Italiaanse Apennijnen vandaag in een paper op de webserver arXiv. Ze hebben dat paper bovendien ter publicatie aangeboden aan het Journal of High Energy Physics.

Twee maanden geleden waren de neutrino’s wereldnieuws. De ongrijpbare deeltjes zouden de 730 kilometer lange tocht vanaf het Europees instituut voor deeltjesonderzoek Cern bij Genève tot onder de rotsen van Gran Sasso sneller dan het licht hebben afgelegd. En dat deden ze in oktober in een verbeterde editie van het experiment dus weer. Als de meting klopt, natuurlijk. Maar een belangrijke zwakte is nu in elk geval weggenomen.

“Het is mooi en knap werk”, zegt Frank Linde, directeur van het Nederlands Instituut voor deeltjesonderzoek, het Nikhef. “Maar als ik er geld op zou moeten inzetten, dan zeg ik nog altijd: het klopt niet.”

Ofwel: het nieuwe resultaat heeft niets veranderd aan Linde’s eerdere visie. En dat is precies zo voor Jos Engelen, voorzitter van onderzoeksfinancier NWO en voormalig Cern-directeur: “Ik geloof het nog steeds niet, maar ik moet fair zijn. Een belangrijke zwakte is nu weerlegd.”

Die zwakte was dat de neutrino’s vanaf Cern vertrokken in een langgerekt peloton waarin tussen het eerste en het laatste neutrino 10 microseconde zat. Dat peloton zelf kon niet worden geklokt – de ongrijpbare neutrino’s zijn nu eenmaal amper meetbaar. Daarom maten de fysici steeds het profiel van een ander peloton: van de protonen waaruit de neutrino’s in twee stappen voortkwamen. Dat vergeleken ze daarna met het profiel van de zeldzame neutrino’s die in Gran Sasso in de grote hoop lood (1.200 ton) van het OPERA-experiment vastliepen en zo een meetbaar signaal afgaven (telkens slechts 1 op de miljard).

Maar ja, zeiden critici, warmde dat 10 microseconden lange protonenbombardement misschien de op Cern gebruikte trefplaat een beetje op zodat aan het einde van het peloton ongemerkt wat meer neutrino’s vertrokken? Werd in de data-analyse een verkeerde statistische methode gebruikt? En: was het sowieso niet ontzettend onhandig om een minieme neutrinovoorsprong op het licht (60 nanoseconde ofwel 60 miljardste seconde) te meten met zo’n langgerekt peloton (200 keer zo lang)?

Ja, luidt het antwoord op die laatste vraag. Nee, het antwoord op al die andere vragen. In oktober hebben de Cern-versnellerexperts namelijk dat lange peloton opgeknipt in uiterst korte pulsen (3 nanoseconde), met lange tussenpozen daartussen. Zo konden de fysici de in Gran Sasso gemeten neutrino’s één op één aan elk vertrekkend pulsje toeschrijven. Met slechts 20 neutrino’s verkregen ze toen een resultaat met dezelfde precisie als voorheen, én met exact dezelfde voorsprong op het licht.

Wat nu? De vraag blijft of de atoomklokken bij het Cern en in Gran Sasso echt exact gelijk lopen, zeggen Engelen en Linde. Een ander punt is dat de klok bij Gran Sasso boven de grond staat – een eind weg van het experiment dus. Is die afstand tussen klok en meetapparaat verkeerd opgemeten? Of is de tijd die meetsignalen erover doen om vanuit het lood naar de computer te reizen verkeerd bepaald? Linde: “Ik blijf erbij: je hoeft maar twaalf meter kabel over het hoofd te zien en je ‘meet’ al deze voorsprong.”

Het echte antwoord moet dus komen van onafhankelijke metingen zoals bij het MINOS-experiment in de VS – hopelijk vanaf maart volgend jaar. En intussen zullen er tussentijdse neutrinoberichten blijven verschijnen. Engelen: “Misschien is het iets van deze tijd, maar ik heb nog nooit meegemaakt dat een meting met zoveel suspense aan het publiek werd gepresenteerd.”

Margriet van der Heijden