Onze zon is niet alleen een bron van licht en warmte, maar ook van zogeheten neutrino’s – spookachtige deeltjes die vrijkomen bij de kernreacties die zich in de zon afspelen, maar vrijwel geen interacties aangaan met normale materie. Elke seconde gaan biljoenen van deze deeltjes dwars door ons heen, zonder dat we daar erg in hebben.
Door hun ongrijpbare aard laten zonneneutrino’s zich maar moeilijk detecteren. Pas in de jaren zestig van de vorige eeuw werd – met behulp van een speciaal voor dit doel gebouwde ondergrondse detector – het bewijs voor hun bestaan geleverd. En nu zijn wetenschappers er voor het eerst getuige van geweest dat ze koolstofatomen kunnen omzetten in stikstof.
De doorbraak, onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Oxford (VK), werd gerealiseerd met behulp van de SNO+-detector, die zich twee kilometer onder de grond bevindt in een mijn in Sudbury, Canada. Deze diepe locatie is nodig om het laboratorium te beschermen tegen kosmische straling en achtergrondstraling, die de zwakke neutrino-signalen zouden maskeren.
Het team zocht naar gebeurtenissen waarbij een koolstof-13-kern wordt getroffen door een hoogenergetisch neutrino en wordt omgezet in radioactieve stikstof-13, die ongeveer tien minuten later vervalt. Daarbij maakten de onderzoekers gebruik van een methode waarbij wordt gezocht naar twee gekoppelde signalen: een eerste flits van een neutrino dat in botsing komt met een koolstof-13-kern, die enkele minuten later wordt gevolgd door een tweede flits van het resulterende radioactieve verval. Dankzij dit kenmerkende patroon kunnen onderzoekers met zekerheid echte neutrino-interacties onderscheiden van achtergrondruis. De analyse leverde een handjevol treffers op, verspreid over een periode van 231 dagen – statistisch in overeenstemming met het verwachte aantal neutrino-detecties over deze periode.
‘Zonne-neutrino's zijn al jarenlang een intrigerend onderwerp van onderzoek, en de metingen hiervan door ons voorgaande experiment, SNO, leidden in 2015 tot de Nobelprijs voor natuurkunde. Het is opmerkelijk dat ons begrip van zonneneutrino's nu zo ver is gevorderd dat we ze voor het eerst kunnen gebruiken als een soort teststraal om andere soorten zeldzame atomaire reacties te bestuderen’, aldus mede-auteur Steven Biller (faculteit Natuurkunde van de Universiteit van Oxford). (EE)
New breakthrough in detecting ‘ghost particles’ from the Sun