Spectaculair zijn neutrino-experimenten zeker. Ze spelen zich af diep onder het aardoppervlak, in een verlaten mijnschacht bijvoorbeeld. Of in het poolijs van Antartica. Of, wat dichter bij huis: op de bodem van de Middelandse zee. Want neutrino's mogen dan wel in gigantische aantallen voorkomen - per seconde vliegen er zo'n 65 miljard door uw oorlelletje - ze gaan overal dwars door heen. Als een kogel door de regen, bijna zonder een spoor achter te laten. Slechts een op de tien miljard neutrino's botst met een ander deeltje. Bovendien heeft het neutrino een truc in petto die het nóg ongrijpbaarder maakt: het deeltje is in staat om van gedaante te verwisselen. Neutrino's komen in drie soorten - het elektron-neutrino, het muon-neutrino, en het tau-neutrino - en die soorten kunnen in elkaar overgaan. Alsof het deeltje af en toe een andere jas aantrekt. En die verkleedpartij van neutrino's is nog eens onomstotelijk aangetoond. In een ondergronds experiment in Japan, K2K genaamd, zagen onderzoekers de afgelopen vijf jaar hoe muon-neutrino's van gedaante verwisselden. Vorige week maakten ze de resultaten van hun onderzoek bekend in een persbericht. De sms-achtige afkorting K2K staat voor 'KEK to Kamiokande', en geeft de reis aan die de neutrino's tijdens het experiment maakten: van de KEK-versneller waar een bundel muon-neutrino's werd geproduceerd naar de Super-Kamiokande-detector, 250 kilometer verderop en anderhalve kilometer onder het aardoppervlak. Tijdens hun reis door de aardkorst bleek een aantal muon-neutrino's van gedaante te zijn verwisseld: van de 150 verwachtte muon-neutrino's arriveerden er maar 108 bij Kamiokande. De meest waarschijnlijke verklaring is dat de zoekgeraakte neutrino's onderweg zijn veranderd in tau-neutrino's, schrijven de onderzoekers. K2K bewijst voor het eerst dat niet alleen kosmische neutrino's en neutrino's afkomstig van de zon van gedaante kunnen verwisselen. Ook neutrino's die hier op aarde in een laboratorium zijn gemaakt, kennen klaarblijkelijk de truc. En het is van groot belang om dat te weten, zegt ook Maarten de Jong, projectleider van de neutrinotelescoop in de Middelandse zee, Antares. De gedaanteverwisseling van de neutrino's biedt onder meer een verklaring voor het veertig jaar geleden opgedoken raadsel van de ontbrekende zonne-neutrino's. Uit berekeningen aan de kernfusiereacties in het inwendige van de zon volgt hoeveel elektron-neutrino's daarbij ontstaan. En - aangezien de deeltjes zich nauwelijks een strobreed in de weg laten leggen - hoeveel er daarvan op aarde moesten aankomen. De latere Nobelprijswinnaar Raymond Davis bedacht in de jaren zestig een manier om de zonne-neutrino's op de staart te trappen. Diep in een verlaten mijn, anderhalve kilometer onder de grond, zette hij een grote tank met 615 ton schoonmaakvloeistof (perchlooretheen) neer. Davis had berekend dat daar, in die enorme plas vloeistof, één keer per dag een neutrino met een chlooratoom zou moeten botsen. Dat zou daardoor in een argonatoom veranderen. Maar Davis zag veel minder argonatomen - de vingerafdruk van de zonne-neutrino's - dan verwacht. Niet een keer per dag, maar hooguit elke twee, drie dagen. Er volgde dertig jaar van ondergronds experimenteren, maar de resultaten waren altijd hetzelfde. Het leek erop dat tijdens de acht minuten durende reis van de zon naar hier een deel van de neutrino's spoorloos verdwenen. Een paar avontuurlijke geesten opperden een andere mogelijkheid: wellicht dat de neutrino's onderweg van gedaante verwisselden, en daardoor ten dele onzichtbaar waren voor de waarnemers. Binnen het Standaardmodel, de theorie van de elementaire deeltjes, was zoiets in theorie althans mogelijk. De bewijzen voor de gedaanteverwisseling van neutrino's zijn van recente datum. In 1998 werd met de Japanse Super Kamiokande-detector vastgesteld dat neutrino's die in de atmosfeer ontstaan - als gevolg van kosmische straling - daadwerkelijk over kunnen gaan van de ene soort in de andere. Het bewijs voor de gedaanteverwisseling van neutrino's afkomstig van de zon volgde een paar jaar later, in 2002. In de kolossale tank met 1000 ton zwaar water werd op het Sudbury Neutrino Observatory (Canada) aangetoond dat het totaal aantal neutrino's afkomstig van de zon - dus alle drie de soorten bij elkaar - wel degelijk klopte met de berekeningen. Er was maar één conclusie mogelijk: tweederde van de elektron-neutrino's die in het binnenste van de zon worden gemaakt, verandert onderweg van gedaante. De gedaanteverwisseling van de neutrino's heeft overigens een interessant staartje: het betekent dat neutrino's wel degelijk massa hebben, zij het een héél klein beetje. Het lichtste neutrino, het elektron-neutrino, weegt waarschijnlijk zo'n 100 duizend keer minder dan het elektron. Desalniettemin leveren neutrino's, omdat er zo onnoemelijk veel van zijn, een forse bijdrage aan de massa in het heelal. Waarschijnlijk wegen alle neutrino's in het heelal net zo veel als alle zichtbare sterren, planeten en gaswolken bij elkaar: zo'n 4 procent van de totale massa in het heelal. Jacqueline de Vree