In het jonge heelal waren neutrino’s de baas. Deze minuscule deeltjes hebben zo weinig interactie met andere materie dat er ongemerkt elke seconde zo’n 100 biljoen door je lichaam vliegen. Toch hebben ze vlak na de oerknal mogelijk een enorme invloed gehad op de structuur van materie.
In de eerste paar duizend jaar na de oerknal, voordat sterrenstelsels en sterren ontstonden, vormden zich kleine rimpelingen van materie, zegt astrodeeltjesfysicus Francis-Yan Cyr-Racine van de Universiteit van New Mexico. ‘Neutrino’s hebben een enorme invloed op hoe die rimpelingen ontstaan.’
Yu Liu van de Jiaotong-universiteit van Shanghai in China en collega’s hebben een nieuwe manier ontwikkeld om de invloed van neutrino’s op de structuur van het heelal op grote schaal te analyseren. Ze stelden vast dat gebieden met weinig materie wel neutrino’s bevatten en dat grote klonten materie een beetje wazige randen hadden.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Volgens Liu komt dat doordat neutrino’s, hoe weinig ze ook wegen, materie wegtrokken uit de gebieden met een hogere dichtheid. Daardoor vertraagde het samenklonteren van materie. Ook werden de resulterende klonten minder strak afgebakend dan ze anders waren geweest.
Bijna zo snel als het licht
Hoewel we niet precies weten hoeveel neutrino’s wegen, weten we wel dat ze extreem licht zijn. Daardoor kunnen ze ook heel snel bewegen – bijna met de snelheid van het licht. In het vroege heelal, toen andere deeltjes begonnen samen te klonteren, zorgden de snelheid en het gebrek aan interactie van neutrino’s ervoor dat ze door het heelal konden blijven schieten zonder in de klonten materie te belanden.
Met hun massa trokken ze echter nog steeds materie bij de klonten vandaan. De plekken waar neutrino’s 14 miljard jaar geleden aan materie trokken, bepaalden mede waar uiteindelijk sterren en sterrenstelsels zouden ontstaan.
Belangrijke rol
‘Toen structuren begonnen samen te klonteren en verschillen in de dichtheid creëerden, hadden neutrino’s een dempend effect op dat samenklonteren’, zegt astrofysicus George Fuller van de Universiteit van Californië te San Diego.
‘Neutrino’s speelden een heel belangrijke rol in de geschiedenis van het vroege heelal’, vervolgt Fuller. ‘Maar ze zijn moeilijk te meten in het lab.’ Misschien moeten we daarom hun invloed op de kosmos bestuderen als we ze beter willen begrijpen.
Het artikel van Liu en zijn team is geaccepteerd voor publicatie in het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review D en is hier online te lezen.
