ENGINEERINGNET.BE - Neutrino’s zijn extreem lichte elementaire deeltjes die onder meer bij kernreacties ontstaan, bij heftige kosmische explosies of in actieve sterrenstelsels. Ze hebben nauwelijks interacties met gewone materie.
Elke seconde vliegen er ongemerkt zo’n 100 miljard neutrino’s van de zon door het oppervlak van een vingernagel. Omdat ze zo moeilijk te vangen zijn, is veel over neutrino’s niet bekend.
Grote neutrinotelescopen als KM3NeT op de bodem van de Middellandse Zee en IceCube op de Zuidpool kijken om die reden omlaag waarbij de aarde als een massief vangnet werkt. Deze telescopen registreren maar een paar hoogenergetische neutrino's per jaar.
Nikhef-theoretici Juan Rojo en Rhorry Gauld laten samen met experimentalisten Alfonso Garcia en Aart Heijboer zien dat die paar deeltjes veel vertellen over hun herkomst. Het Nikhef is het Nationaal instituut voor subatomaire fysica in Nederland.
Ze rekenden uit wat de kans is dat een neutrino uit de kosmos dwars door de aarde vliegt en uiteindelijk een detector raakt. Vooral voor neutrino’s met hoge energie was dat nog niet eerder zo precies gedaan, zegt Rojo.
Onderweg door de massieve aarde hebben neutrino’s uit de kosmos nauwelijks interacties met atomen in gesteenten. Maar als dat wel gebeurt kunnen verschillende fysische processen in het spel zijn, van inelastische verstrooiing aan quarks en gluons in kerndeeltjes, tot verstrooiing aan fotonen of aan elektronen in atomen.
De onderzoekers hebben al die processen samen in een computermodel gebracht dat voorspelt hoe een stroom hoogenergetisch neutrino’s er in de detector achter de aarde zal uitzien. Omgekeerd geeft dat een beter idee van de herkomst van een waargenomen neutrino.
Bijzonder is daarbij dat een deel van het model is gebouwd op metingen in het LHCb-experiment op CERN in Genève van protonbotsingen in de Large Hadron Collider.
Het werk aan het nieuwe model heeft nieuwe inzichten gebracht. Rojo stelt: ‘De interactie van neutrino’s met protonen kennen we van de botsingen met losse protonen in de LHC-versneller op CERN. Maar hoe dat voor bijvoorbeeld een heel ijzeratoom werkt, hebben we nu echt beter moeten uitzoeken.’
De software uit de studie is openbaar gemaakt, en kan door alle neutrino-experimenten wereldwijd worden gebruikt.
