Je leest:

Neutrino’s luisteren in zee

Neutrino’s luisteren in zee

Auteur: | 3 mei 2006

Neutrino’s laten zich zelfs door een loodplaat van miljarden kilometers dik niet stoppen. Wie de ‘spookdeeltjes’ in een detector weet te vangen kan daarmee door de dichtste stofwolken in het heelal kijken, maar hoe speel je dat klaar? Volgens Valentin Niess en Vincent Bertin maakt een hydrofoonnetwerk in de Middellandse Zee een goede kans.

Wie neutrino’s zoekt, moet goed luisteren. Dat zeggen de Franse natuurkundigen Valentin Niess en Vincent Bertin in een voorpublicatie op het internet. De deeltjes, die ontstaan bij kernreacties in sterren en supernova-explosies, reageren maar zelden met normale materie zoals u, ik, de aarde of zelfs de complete zon. De onderzoekers denken dat de meest energieke neutrino’s zijn op te sporen door hydrofoons in zee te hangen.

Neutrino’s zijn een raadsel in de deeltjesfysica: er zijn drie verschillende soorten, die na verloop van tijd in elkaar kunnen veranderen. De spookdeeltjes, zo genoemd omdat ze nauwelijks reageren op normale materie en helemaal niet op elektrische of magnetische krachten, zijn bijna gewichtsloos en bewegen maar iets langzamer dan het licht. Hun eigenschappen zijn niet te voorspellen met het natuurkundige Standaard Model van elementaire deeltjes en moeten dus gemeten worden.

Neutrino’s zijn overal, maar ze botsen zó zelden met normale materie, dat er in een heel leven maar een stuk of drie met een mens reageren. En dat ondanks de hagelbui van neutrino’s die de zon als bijproduct van zijn kernfusie uitstraalt: per seconde raast een biljard (1.000.000.000.000.000) neutrino’s door ons lichaam. In gigantische deeltjesdetectors als de Japanse Super Kamiokande worden er een paar per jaar gevangen als ze botsen met het ultrazuivere water in de detector. De wand van het bassin is 16 meter breed en is behangen met fotocellen die de lichtflitsjes van zulke botsingen waarnemen. bron: Super Kamiokande. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Ultra High Energy-neutrino’s hebben evenveel energie als een tennisservice van 100 km/u en als ze eens op een atoomkern botsen, komt die energie in één klap vrij. Er ontstaat een fontein aan nieuwe en snel bewegende deeltjes, maar in zee botsen die meteen op het water rond de inslagplek. Dat warmt plotsklaps op, zet uit en stuurt een schokgolfje de zee in. Het geluid van een neutrino-inslag is volgens Niess en Bertin tot op kilometers afstand te horen. Meetcentra in de Middellandse Zee zouden het water veranderen in een enorme neutrinotelescoop.

Met één afgezonken hydrofoon vind je nog geen neutrino’s, rekenen Niess en Bertin voor. Weerkaatsing aan de zeebodem, maar ook druk- en temperatuurverschillen in het zeewater verstoren de geluidsgolf enorm. Daarom zijn batterijen van microfoons nodig om uit het warrige geluidsignaal bewijs van een neutrino-inslag te filteren. Het geluid van een inslag is op kilometers afstand te horen, maar alleen een inslag binnen 400 meter van de detector klinkt zo zuiver dat een computer ’m kan onderscheiden van ander onderwatergeluid.

Antares-telescoop. De twaalf lijnen tussen zeebodem en boeien hangen vol met lichtsensoren die zoeken naar de lichtflitsjes van neutrinobotsingen. bron: F. Montanet / ANTARES-collaboratie

Misschien wordt de geluidstelescoop van Niess en Bertin wel nooit gebouwd. Neutrino’s moeten namelijk absurd veel energie hebben voor ze onder water hoorbaar worden en deeltjes met die ultrahoge energie zijn dun gezaaid. Gelukkig zijn de twee al betrokken bij een alternatief project in aanbouw: Antares, die een stuk van de Middellandse Zee afspeurt op zoek naar de minieme lichtflitsjes van een neutrinobotsing.

Lichtflitsen van een neutrinobotsing ontstaan bij veel langere energieën dan het geluid van een inslag. Daarom is licht, niet geluid, de beste manier om zulke botsingen op te sporen. Antares bestaat uit lichtgevoelige detectoren die aan lange lijnen tussen zeebodem en boeien komen te hangen en 1/10 vierkante kilometer afspeuren naar neutrinobotsingen. Via dikke kabels gaan de meetgegevens naar de vaste wal. De eerste detectorlijn is in het voorjaar van 2006 in het water gehangen en de telescoop wordt in 2007 opgeleverd.

Zie verder

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 03 mei 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.