De massa van het neutrino (Speciale Relativiteit)

Onderwerp: Relativiteitstheorie (vwo)

Het neutrino heeft toch een massa. Hoe kan dit zo lang onopgemerkt zijn?

Deze opgave komt uit de lesmethode Pulsar (3e editie) Natuurkunde 6 vwo leerboek, uit het hoofdstuk Speciale relativiteitstheorie. Uitgeverij: Noordhoff Uitgevers bv.

Men heeft lang gedacht dat een neutrino geen massa heeft. Dat blijkt echter niet het geval. De massa is wel erg klein, namelijk minder dan 1,0 eV/c2.

Vraag a. Vanaf welke energie hebben neutrino's een snelheid groter dan 99% van de lichtsnelheid?

$\beta = 0,\!99 \rightarrow \gamma = \frac{1}{\sqrt{1-0,\!99^2}} = 7,\!09$

Hieruit volgt dat de energie gelijk is aan:

$E = \gamma \cdot mc^2 = 7,\!09 \cdot \frac{1}{c^2} \cdot c^2 = 7,\!09 \text{ eV}$

Dus bij een energie vanaf 7,1 eV gaan neutrino′s met een snelheid groter dan 99% van de lichtsnelheid.

Vraag b. Geef een reden waarom men lang gedacht heeft dat neutrino's geen massa hebben.

Bij de processen waarbij neutrino′s vrijkomen is er vrijwel altijd sprake van hoge energieën. Neutrino′s hebben daardoor altijd vrijwel de lichtsnelheid. En deeltjes die met de lichtsnelheid bewegen zijn massaloos.