Neutrino diagram

Jagen op neutrino’s onder Zuidpoolijs

Een geavanceerde neutrinodetector spoort mysterieuze deeltjes op met behulp van indirecte straling.

Neutrino’s zijn bijna massaloze deeltjes, die onder meer ontstaan tijdens spectaculaire explosies, zoals bij supernova-uitbarstingen. Neutrino’s worden ook wel spookdeeltjes genoemd omdat ze recht door de aarde heen kunnen dringen. Daardoor zijn ze heel moeilijk op te sporen, maar het nieuwe IceCube-observatorium op de Zuidpool bij de Amundsen-Scottbasis heeft daar iets op gevonden.

Icecube sensor

Neutrino’s zijn niet direct waarneembaar omdat ze maar zelden met gewone materie reageren. Maar tijdens hun tocht door de dikke Antarctische ijskap zullen er zeker een paar botsen met de zuurstofatomen in het ijs. Op die manier ontstaan er muonen, die bijna dezelfde richting aanhouden als de oorspronkelijke neutrino’s. Deze muonen zijn echter niet moeilijk waar te nemen. Ze bewegen zich namelijk sneller door het ijs dan licht en laten daarom een blauwe gloed achter: de tsjerenkovstraling. Deze straling is te zien met de meer dan 5000 optische sensoren die op 86 kabels zijn bevestigd.

Drill hole, Icecube lab

Om de meting goed uit te kunnen voeren staat de IceCube op een plek waar het ijs heel zuiver en doorzichtig is. Het project, dat zo’n 200 miljoen euro heeft gekost, was in december gereed. Het wordt nu getest en gekalibreerd en zal naar verwachting begin 2011 in gebruik worden genomen.

Het testen is belangrijk omdat muonen ook op andere manieren ontstaan dan door botsingen met neutrino’s, bijvoorbeeld als kosmische straling met de atmosfeer of met ijs botst. Deze muonen komen een miljoen keer vaker voor, en ze zijn te onderscheiden omdat ze niet omhoog bewegen – ze vallen onder wat astronomen achtergrondstraling noemen. Zonder de invloed van die achtergrondstraling zullen er circa 75 muonen per dag overblijven die uit neutrino’s ontstaan zijn. Dat zijn er niet veel om astronomische observaties op te baseren, dus het wordt een uitdaging voor de astronomen om de metingen van de IceCube te interpreteren.

Sensoren onder het ijs

Met behulp van de Hot Water Drill, een speciale boor, zijn er op een afstand van 70 meter van elkaar schachten geboord voor 86 kabels. Aan elke kabel zitten optische sensoren die de zogenaamde tsjerenkovstraling meten. De straling wordt veroorzaakt door muonen die ontstaan als neutrino’s op zuurstofatomen in het ijs botsen. Zo zijn de neutrino’s toch zichtbaar.

  • IceCube-laboratorium (A) Veiligheidslaag van ijs (B) Rotsbodem (C)

Bekijk ook ...

ONTVANG DE NIEUWSBRIEF VAN WETENSCHAP IN BEELD

Je ontvangt je gratis special, Onze extreme hersenen, als download zodra je je hebt aangemeld voor onze nieuwsbrief.

Ook gelezen

Niet gevonden wat je zocht? Zoek hier: