Over kosmische koters

Tijs Sikma

Vrijdag 8 april was Takaaki Kajita in het Huygensgebouw te gast als spreker op het landelijke natuurkundecongres Fysica2016. De Nobelprijswinnaar Natuurkunde van 2015 vertelde ANS over het deeltje dat op dit moment met miljarden tegelijkertijd met bijna lichtsnelheid door je lichaam suist: de neutrino.

Tekst: Tijs Sikma

Neutrino’s gedragen zich als een klas kinderen op het moment dat net de bel is gegaan op hun laatste schooldag voor de grote vakantie. Zodra het teken is gegeven dat het vakantie is, Kajitaglippen de kleine bijna massaloze mensen met tallozen langs je heen recht op de uitgang af, zonder ook maar enig interactie te maken met de rest van hun omgeving.

Het gedrag van de kosmische neutrinokoter is nog net wat extremer dan zijn wereldse verwant. Op het moment dat je dit leest, suizen er door elke vierkante centimeter in je directe nabijheid miljarden van deze deeltjes. De neutrino’s hebben in hun stormloop een snelheid, die de snelheid van het licht benadert. Deze meest asociale dreumesen van het universum weigeren te spelen met de andere deeltjes; doordat de neutrino bijna geen wisselwerking vertoont met materie, gaat het bijna ongehinderd door gewone materie, zoals jijzelf, heen.

Lang werd binnen de natuurkunde gedacht dat neutrino's geen massa hebben. In 1998 ontdekte Takaaki Kajita met zijn team dankzij de neutrinodetector Super-Kamiokande dat dit niet het geval was. In 2015 won hij met zijn ontdekking de Nobelprijs voor de Natuurkunde. ANS mocht de bescheiden Japanner kort wat vragen stellen en leerde dat een klein deeltje grote gevolgen kan hebben.

Kunt u uitleggen wat uw ontdekking waarmee u de Nobelprijs won ongeveer inhoudt?
‘In ons universum bestaan drie soorten neutrino's: elektron neutrino's, muon neutrino's en tau-neutrino's. Ik en mijn onderzoeksgroep hebben de muon neutrino’s die gevormd worden door kosmische interacties zorgvuldig bestudeerd. We merkten dat de helft van de muon neutrino’s die uit de andere kant van de aarde kwamen, verdwenen. Dit was het bewijs voor het bestaan van neutrino oscillaties; dat neutrino’s over lange afstanden van soort veranderen.

‘Omdat deeltjes alleen van soort kunnen veranderen als ze massa hebben, bewees het experiment ook dat neutrino’s massa hebben.’

Waarom was uw ontdekking zo belangrijk?
‘Tot voor kort was er geen bewijs dat neutrino's massa hebben. Het huidige model van de elementaire fysica kan dit niet verklaren. De ontdekking suggereert dat we de wetten van de elementaire fysica op een uitgebreidere manier moeten begrijpen. Het suggereert dat het standaardmodel niet perfect is en dat we verder moeten kijken dan dit model.’

'De ontdekking suggereert dat we de wetten van de elementaire fysica op een uitgebreidere manier moeten begrijpen.'

Welke impact hebben neutrino's op de aarde?
‘De interactie van de neutrino’s met hun omgeving is te zwak om invloed op ons dagelijks leven uit te oefenen. In een universum zonder neutrino's, zou de zon echter geen energie kunnen opwekken; kernfusie kan niet gebeuren zonder neutrino's.

‘Supernova’s dragen 99 procent van hun energie weg door middel van neutrino’s. Zonder de neutrino’s zouden supernova’s niet kunnen plaatsvinden.’

Kan onze kennis van neutrino's in de toekomst ook van praktisch nut zijn, bijvoorbeeld voor het ontwikkelen van bepaalde technologieën?
‘Nee, ik denk het niet. Het is te moeilijk om neutrino's te beïnvloeden voor praktisch gebruik.'

Bent u dankzij de Nobelprijs in staat om meer of minder onderzoek te doen in uw onderzoeksgebied?
(Lacht) 'Nadat ik de Nobelprijs ontving, heb ik veel uitnodigingen gekregen om te spreken. Op dit moment heb ik hier daarom nauwelijks tijd voor. Natuurlijk zou ik graag meer onderzoek willen doen, maar aan de andere kant kan ik dankzij het geven van presentaties en interviews me goed inzetten voor de wereldwijde natuurkundige gemeenschap. In de toekomst zal ik weer meer tijd hebben voor mijn onderzoek.’

'Op dit moment heb ik nauwelijks tijd voor onderzoek.'

Weet u al wat u dan wil gaan onderzoeken?
‘Onlangs ben ik betrokken geweest bij het gravitatiegolf project in Japan. Ik zou graag meer tijd besteden aan dit project.’

Wat heeft u gedaan met het prijzengeld van de Nobelprijs?
‘Ik denk dat ik dit geld ga gebruiken om jonge wetenschappers op het gebied van kosmische straling en Astrodeeltjesfysica te ondersteunen door middel van een schenking aan mijn universiteit.’

Wie denkt u dat dit jaar de Nobelprijs voor de natuurkunde zal winnen?
‘Ik heb geen idee. Ik denk dat dit zeer moeilijk te voorspellen is. Er worden veel belangrijke resultaten behaald.’