Nobelprijs voor Natuurkunde gaat naar ontdekking dat neutrino massa heeft

Superkamiokande-detector in oude Japanse mijn waarmee neutrino's kunnen worden waargenomen.

De Nobelprijs voor de Natuurkunde van dit jaar gaat naar de Japanner Takaaki Kajita en de Canadees Arthur McDonald voor de ontdekking dat neutrino’s massa hebben.

Neutrino’s zijn de meest ongrijpbare elementaire deeltjes, die zelden interacties hebben met andere materie. Neutrino’s uit het heelal schieten met miljarden dwars door de aarde, of door uw vinger, en zijn dus lastig te betrappen.  Dat lukt alleen met grote hoeveelheden ijs of water, zoals bijvoorbeeld in de duizenden liters water in de Superkamiokande-detector in Japan, waar Kajita werkte, of de Sudbury Neutrino Observatory in Ontario, Canada, McDonalds werkplek.  Een heel af en toe botst een enkel passerend neutrino daarin op een watermolecuul, waarbij een detecteerbaar flitsje blauwe Tsjerenkov-straling afgegeven wordt.

Neutrino’s veranderen van ‘smaak’

De metingen van McDonald en Kajita brachten een onverwachte eigenschap aan het licht van de ongrijpbare deeltjes. Lange tijd werd gedacht dat neutrino’s, net als fotonen ofwel lichtdeeltjes, geen massa hebben. Uit hun metingen bleek dat neutrino’s, opgewekt in de kern van de zon of afkomstig uit de atmosfeer, onderweg van ‘smaak’ veranderen, de zogeheten ‘neutrino-oscillatie’.

Neutrino’s bestaan in drie soorten, de zogeheten ‘elektron-neutrino’s’, ‘muon-neutrino’s en ‘tau-neutrino’s. Dat ze onderweg van identiteit veranderen kan alleen verklaard worden als ze een -extreem kleine- massa hebben. Deze ontdekking is van belang voor deeltjesfysici, maar wierp ook een nieuw licht op het probleem van de donkere materie, de onzichtbare maar voor astronomen toch meetbare massa in het heelal. In ieder geval een deel daarvan kan bestaan uit talloze onverstoorbaar door het heelal razende neutrino’s.

Takaaki Kajita presenteerde in 1998 de ontdekking in de grote Superkamiokande-detector in Japan dat neutrino’s van smaak/soort kunnen veranderen.

Arthur B. McDonald deed onderzoek aan het Sudbury Neutrino Observatory Laboratory in Ontario, Canada, waar neutrino’s afkomstig van de zon worden onderzocht. In 2001 ontdekte McDonald dat ook die neutrino’s van identiteit wisselen.

Het Sudbury Neutrino Observatory Laboratory in Ontario, Canada.

Het Sudbury Neutrino Observatory Laboratory in Ontario, Canada.

Het is al de vierde keer dat de Nobelprijs voor Natuurkunde aan een neutrino-ontdekking wordt toegekend. In 2002 ging de prijs mede naar de ontdekking van kosmische neutrino’s, die vooral door de zon worden geproduceerd. In 1995 ging de prijs naar de detectie van de neutrino überhaupt. In 1988 werd de ontdekking van de muon neutrino beloond.

Na bekendmaking van de nieuwe prijs op de dinsdag maakt het Britse tijdschrift New Scientist al de grap dat de Nobelprijs voor Natuurkunde veel vaker aan de neutrino dan aan een vrouw is toegekend.

Twitter avatar newscientist New Scientist Neutrinos have won twice as many physics Nobels as women - only Marie Curie (1903) and Maria Goeppert Mayer (1963) https://t.co/Rl9oOm7p6b

Slechts twee vrouwen wonnen ooit de Natuurkundeprijs: Marie Curie in 1903 voor onderzoek aan radioactieve straling, en aan Maria Goeppert Mayer in 1963 voor uitwerking aan het schillenmodel van het atoom.

De Nobelprijs voor de Natuurkunde wordt toegekend door de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen. Belangrijke natuurkundigen en andere wetenschappers worden uitgenodigd voorstellen in te dienen. Niemand kan zichzelf voorstellen. De voorstellen worden besproken door een speciaal comité van de Academie, samen met de Natuurkunde-afdeling. De Academie als geheel beslist uiteindelijk.

Deze week is Nobelweek

Het is de tweede Nobelprijs die in deze ‘Nobelweek’ bekend wordt gemaakt. Gisteren ging de prijs voor geneeskunde naar de ontdekking van belangrijke medicijnen tegen tropische ziekten. Woensdag is scheikunde aan de beurt. Vrijdag komt de Vredesprijs. Donderdag is de dag van de Nobelprijs voor de Literatuur. Deze vijf prijzen zijn ingesteld door de Zweedse industrieel Alfred Nobel, per testament, in 1895. Nobel wilde een goed doel voor zijn kapitaal dat hij vergaarde met de productie van dynamiet.

Volgende week maandag wordt de Nobelprijs voor de Economie uitgereikt. Dat is een veel later opgerichte prijs, op initiatief van de Zweedse Rijksbank. De economieprijs werd voor het eerst in 1969 uitgereikt. Officieel heet deze prijs dan ook de Zweedse Rijksbankprijs ter herdenking van Alfred Nobel voor economische wetenschappen.