NIKHEF neemt neutrinotelescoop in gebruik

Door het Nationaal Instituut voor Kernfysica en Hoge-Energiefysica (NIKHEF) is in de Middellandse zee, voor de kust van Toulon, met succes de neutrinotelescoop ANTARES in gebruik genomen. ANTARES gebruikt de aarde als een soort filter om neutrino's afkomstig uit het heelal te meten. De eerste van twaalf detectorlijnen werd begin deze maand aangesloten op de controlekamer aan de wal en begon meteen signalen te geven. Uit analyse daarvan blijkt nu dat ANTARES al vele duizenden sporen van deeltjes heeft waargenomen, waarvan een aantal veroorzaakt is door neutrino's. Neutrino's zijn deeltjes die worden geproduceerd in het inwendige van sterren en in zeer energetische processen in het heelal en vormen daarom een bijzondere bron van informatie over die processen. De deeltjes hebben geen elektrische lading en nauwelijks massa. Daardoor dringen ze met gemak door elk denkbaar materiaal heen, zelfs de aarde als geheel. Ze zijn om die reden dus lastig te meten. Een oplossing is een neutrinotelescoop op de bodem van de zee. Daar bereiken in ieder geval veel andersoortige deeltjes de detector niet door afscherming van het water. ANTARES is zo'n neutrinotelescoop. Hij gaat uiteindelijk bestaan uit twaalf detectorlijnen die op de zeebodem (op 2500 meter diepte) worden aangebracht en samen een telescoop van ongeveer 20 miljoen kubieke meter zullen vormen.
ANTARES bestaat uit verticale kabels van 450 meter lengte, met om de 15 meter drie grote bollen, de optische modules die de lichtsignalen detecteren (zie figuur hierboven). In totaal komt de telescoop uit 12 lijnen te bestaan met samen 900 van deze ogen. Eind 2007 zijn volgens plan alle lijnen geinstalleerd en kan de telescoop zijn volledige capaciteit benutten.
ANTARES gebruikt de aarde als een soort filter, omdat neutrino's de enige deeltjes zijn die in de meeste gevallen zonder enige belemmering dwars door de aarde heen kunnen vliegen. Alle andere deeltjes lopen vast. Daarom komt de voor ANTARES belangrijke informatie van beneden, en richten de detectoren zich naar de bodem van de zee. De telescoop meet dus eigenlijk de neutrino's die geproduceerd worden in het deel van het heelal dat zichtbaar is vanuit het zuidelijk halfrond.
Incidenteel botst een kosmisch neutrino toch met een atoomkern in de aardkorst. Als dat gebeurt, komt een muon met veel energie vrij; zoveel energie dat het muon zich voortbeweegt met de snelheid van het licht. In zee heeft dat tot gevolg dat het muon licht gaat uitstralen (Cherenkovstraling), bekend van de blauwige gloed van een kernreactor. De ANTARES detectorlijn bestaat uit optische modules die deze Cherenkovstraling zeer nauwkeurig kunnen registreren. Onderzoekers leiden uit de aankomsttijden van deze lichtsignalen de richting van de muonen af, en daaruit kan de oorspronkelijke richting van de neutrino's worden bepaald.
Zouden ze met ANTARES ook steriele neutrino's kunnen detecteren? Dat zou wel mooi zijn uiteraard. Zie m'n astroblog van afgelopen vrijdag hierover.
Bron: NIKHEF