Een elektron is echt voor altijd elektron

De deeltjestheorie zegt dat elektronen extreem stabiel zijn. Een experiment heeft dat nu bevestigd.

Het elektron, een van de meest voorkomende elementaire deeltjes, lijkt tamelijk stabiel. Als het al uiteenvalt, is dat niet vaker dan eens in de 66 quadriljard jaar (66 met 27 nullen). Dit blijkt uit metingen van de ondergrondse neutrinodetector Borexino. Dat is een detectorvat met 300 ton organische vloeistof in een tunnel diep onder de bergen van Gran Sasso, Italië.

Het elektron is het lichtst bekende deeltje met een elektrische lading. Volgens het Standaardmodel, de huidige theorie voor elementaire deeltjes, kan het niet uiteenvallen in andere deeltjes. Maar het Standaardmodel zou ernaast kunnen zitten. Het laat nog veel vragen onbeantwoord, bijvoorbeeld over het verband met zwaartekracht.

Daarom hopen onderzoekers al jaren op niet-voorspelde afwijkingen die kunnen dienen als breekijzer om de theorie uit te breiden. Met die hoop testten de onderzoekers of er in het Borexino-vat niet toch elektronen uiteengevallen zijn tot een foton (een lichtdeeltje) en een neutrino.

Dat foton, met een zeer specifieke golflengte, zou dan gedetecteerd moeten zijn door de 2.212 gevoelige lichtdetectors rond het Borexino-vat. Eigenlijk is dat vat bedoeld om de lichtflitsjes van botsende neutrino’s te betrappen. Neutrino’s zijn ongrijpbare elementaire deeltjes die overal doorheen schieten, en zich maar zelden iets van andere materie aantrekken. In de meetperiode van 408 dagen gebeurde dat toch nog enkele duizenden keren. Tussen alle lichtflitsjes lieten de specifieke elektron-fotonen zich niet zien. De metingen lieten zich netjes verklaren met neutrino’s afkomstig van de zon en van kernreacties in het gesteente rond de neutrinodetector.

96 Borexino-onderzoekers beschrijven in het wetenschappelijk tijdschrift Physical Review Letters hoe de metingen leiden tot een minimumhoudbaarheidsdatum van het elektron van bijna 4,8 triljoen (48 met 17 nullen) maal de leeftijd van het huidige heelal. De vorige minimumleeftijd, daterend uit 1998, was nog 140 keer korter.