6 oktober 2015
Nobelprijs Natuurkunde naar Kajita en McDonald voor neutrino-onderzoek
De Nobelprijs voor de Natuurkunde 2015 gaat naar de Japanner Takaaki Kajita en de Canadees Arthur McDonald voor hun ontdekking van neutrino-oscillaties, waarmee ze aantoonden dat neutrino's massa hebben. Lang werd verwacht dat neutrino massaloos zouden zijn. De uitreiking van de Nobelprijs vindt traditiegetrouw plaats 10 december, de sterfdag van Alfred Nobel.
afbeelding 2: De neutrinodetector van het Sudbury Neutrino Observatory, van buitenaf gefotografeerd
Bron: Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Lab
Afbeelding 3: Kamioka Observatory
Bron: ICRR (Institute for Cosmic Ray research), Tokyo University
Takaaki Kajita en Arthur McDonald waren rond de eeuwwisseling de onderzoeksleiders van twee teams neutrino-onderzoekers. In 1998 presenteerde Kajita het opzienbarende nieuws dat neutrino’s uit de atmosfeer oscilleren: ze wisselen van identiteit op hun reis door de Super-Kamiokande-detector in Japan. Rond dezelfde tijd ontdekte de onderzoeksgroep van Arthur McDonald van het Canadese Sudbury Neutrino Observatory (SNO) dat ook neutrino’s van de zon onderweg kunnen veranderen van ‘smaak’, zoals natuurkundigen dat noemen. Uit het feit dat neutrino’s oscilleren, blijkt ook dat ze massa hebben.
Mysterie van missende neutrino’s
Het onderzoek van Kajita en McDonald loste ook meteen een oud raadsel uit de sterrenkunde op. De meeste neutrino’s die de aarde bereiken zijn afkomstig van de zon. Maar astronomen detecteerden altijd duidelijk minder neutrino’s dan ze op basis van hun modellen hadden gedacht. De meeste deeltjesfysici dachten dat de berekeningen van de astronomen niet klopten. Door de ontdekkingen van Kajita en McDonald werd de oorzaak van het neutrinotekort opgehelderd. Een deel van de neutrino’s van de zon, dat als zogeheten elektron-neutrino begint, verandert onderweg in een zogeheten muon- of tau-neutrino. De astronomen maten alleen de elektron-neutrino’s, waardoor het leek dat een deel van de neutrino’s op mysterieuze wijze verdwenen was.
“Geweldig nieuws”
Frank Linde, leider van APPEC, het Europese Consortium voor Astrodeeltjesfysica en oud-directeur van Nikhef, was een van de deeltjesfysici die dacht dat de astronomen zich verrekend hadden. “En toen bleek dat hun metingen toch klopten.” Hij vindt het geweldig dat de Nobelprijs 2015 naar neutrino-onderzoek gaat: “Deze ontdekking laat precies zien wat experimentele natuurkunde zo spannend maakt: soms ontdek je iets compleets onverwachts, waarmee een oud raadsel wordt opgelost! En als bonus opende zich een heel nieuw onderzoeksgebied: het onderzoek naar neutrino-oscillaties.”
