Het Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), een enorme detector die 700 meter onder de grond in Zuid-China ligt, heeft na slechts 59 dagen gebruik al wereldleidende metingen van het gedrag van neutrino’s geproduceerd. Het observatorium, ontworpen om fundamentele mysteries over deze ongrijpbare deeltjes op te lossen, overtreft de verwachtingen.
De uitdaging: neutrinogeheimen ontsluiten
Triljoenen neutrino’s passeren dagelijks de aarde en ons lichaam, afkomstig van de zon, de ruimte en zelfs kernreactoren. Ondanks hun overvloed is het bestuderen van neutrino’s notoir moeilijk geweest. JUNO heeft tot doel de ordening van neutrinomassa’s te bepalen: of ze voorspelbaar toenemen (“normale massaordening”) of omgekeerd.
Waarom dit belangrijk is: Neutrino’s, hoewel licht van gewicht, zijn zo talrijk dat ze een aanzienlijke invloed kunnen hebben op de verdeling van materie in het universum. Het beantwoorden van hun massa-ordeningsvraag zou kosmologische mysteries kunnen ophelderen en nieuwe ontdekkingen in de natuurkunde kunnen aandrijven.
JUNO’s eerste successen
Het observatorium heeft al nieuwe precisierecords gevestigd voor twee belangrijke neutrino-oscillatieparameters. Deze parameters weerspiegelen verschillen in neutrinomassa’s, en de metingen van JUNO zijn nu wereldwijd de meest nauwkeurige.
De detector werkt door elektronen-antineutrino’s te observeren die worden geproduceerd door nabijgelegen kerncentrales. Wanneer deze deeltjes botsen met protonen in de detector, veroorzaken ze lichtflitsen die vervolgens worden omgezet in elektrische signalen. Dit proces stelt natuurkundigen in staat het gedrag van neutrino’s tot in ongekend detail te analyseren.
“Het is de eerste keer dat we een wetenschappelijk instrument als JUNO inschakelen, waar we al meer dan tien jaar aan werken”, zegt Juan Pedro Ochoa-Ricoux, een natuurkundige die mede leiding geeft aan het JUNO-team. “En dan om te zien dat we er nu al toonaangevende metingen mee kunnen doen, zelfs met zo’n kleine hoeveelheid data, is ook heel spannend.”
Wat is het volgende?
Hoewel deze eerste resultaten veelbelovend zijn, zullen natuurkundigen jaren van voortdurende gegevensverzameling nodig hebben om de neutrino-massaordeningspuzzel definitief op te lossen. De bolvormige detector van JUNO, ongeveer zo groot als een vissenkom van 13 verdiepingen, is uitgerust om deze gegevens efficiënt te verzamelen.
Het snelle succes van het observatorium demonstreert de kracht van geavanceerde instrumenten en bevestigt dat JUNO op het punt staat de komende jaren een centraal knooppunt voor neutrino-onderzoek te worden.
JUNO’s eerste prestaties bewijzen dat zelfs kortetermijnoperaties baanbrekende resultaten kunnen opleveren in de fundamentele natuurkunde, wat het belang benadrukt van voortdurende investeringen in grootschalige wetenschappelijke projecten.
