Neutrino's zijn de meest verlegen elementaire deeltjes waarvan bekend is dat ze bestaan. Op dit moment schieten er miljarden door elke vierkante centimeter van je lichaam.

Leids astrodeeltjesfysicus Alexey Boyarsky hoopt massaal neutrino's in deze elementaire deeltjes te genereren, om ze op te sporen en hun eigenschappen te onderzoeken. Dit maakt het misschien zelfs mogelijk om het nog meer teruggetrokken steriele neutrino te ontdekken, een (hypothetisch) kandidaatdeeltje voor de mysterieuze donkere materie.

Dit is de onzichtbare vorm van zwaartekracht die sterrenstelsels veel zwaarder maakt dan alleen de zichtbare materie zoals sterren kan verklaren.

Verborgen deeltjes

Het idee is om SPS te gebruiken, de opstartversneller die deeltjes versnelt voor de Large Hadron Collider (LHC), de metro, 27 kilometer brede ringversneller bij Genève. Normaal gesproken, SPS is slechts de eerste fase. Na te zijn opgevoerd in SPS, een deel van deze versnelde deeltjes wordt overgebracht naar de LHC-versneller om verder te worden gestimuleerd tot extreem hoge energieën.

Boyarsky:"Maar de meeste deeltjes van de SPS worden helemaal niet gebruikt. Deze zouden naar SHiP kunnen worden gesluisd." Schip, wat staat voor "Zoeken naar verborgen deeltjes, " is een gigantische neutrino-detector die in de loop van dit decennium zou kunnen worden gebouwd.

"LHC is geoptimaliseerd om de energiegrens te verleggen, maar we willen de intensiteitsgrens verleggen, " zegt Boyarsky. De intensiteit is het aantal deeltjes dat per seconde wordt gegenereerd. Hoe meer deeltjes, hoe meer botsingen, hoe meer botsingen, hoe meer neutrino's worden gegenereerd, en hoe meer neutrino's, hoe groter de kans dat een van deze neutrino's kan worden gedetecteerd.

Drie smaken

SHiP zou ongeveer 200 miljoen euro kosten, en het ontwerp en de financiering ervan worden nog onderzocht. Op 17 maart echter CERN keurde de bouw goed van een precursordetector genaamd SND@LHC, wat staat voor Scattering en Neutrino Detector bij LHC.

"Dit is heel goed nieuws, " zegt Boyarsky, "SND@LHC is een pioniersexperiment, om verschillende delen van SHiP te onderzoeken." SND@LHC zal LHC-botsingen gebruiken als een neutrinobron, en kost ongeveer 1 procent van SHiP. Het kan worden gebouwd in een ongebruikte tunnel op 480 m afstand van de LHC, waar het al neutrinofysica kan onderzoeken.

Neutrino's zijn er in drie smaken:elektron, muon- en tau-neutrino's, met toenemende maar zeer kleine massa's (die nog niet zijn gemeten). Neutrino's oscilleren ook op mysterieuze wijze, wat betekent dat de verschillende smaken in elkaar kunnen overgaan.

Boyarsky:"LHC produceert neutrino's met een reeks energieën. De fysica vertelt ons dat hoe hoger de energie, hoe groter de kans om het neutrino te detecteren."

SND@LHC zou zelfs een sportieve kans kunnen hebben om het steriele neutrino te spotten, als het bestaat. Boyarsky:"Misschien hebben we al toegang tot volledig nieuwe fysica."