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

Neutrino's zijn bijna massaloze deeltjes die ontstaan tijdens explosies als supernova-uitbarstingen. Ze worden ook wel spookdeeltjes genoemd omdat ze recht door materie kunnen gaan. Daardoor zijn ze heel moeilijk op te sporen, maar het nieuwe IceCube-observatorium op de Zuidpool bij de Amundsen-Scottbasis vond er iets op.

Neutrino's zijn niet snel waarneembaar omdat ze maar zelden reageren met gewone materie. Maar tijdens hun tocht door de dikke ijskappen van Antarctica moeten er wel een paar botsen op de luchtdeeltjes tussen het ijs. Zo ontstaan er myonen die dezelfde richting aannemen als de neutrino's. Deze myonen zijn veel makkelijker waar te nemen omdat ze zich sneller door het ijs bewegen dan licht en daarom een blauwe gloed achterlaten: de tsjerenkovstraling. Die straling kun je zien met de meer dan 5000 optische sensoren op 86 kabels in het observatorium.

Voor een zo nauwkeurig mogelijke meting staat de IceCube b-op een plek met heel zuiver en doorzichtig ijs. Het project heeft zo'n 200 miloen euro gekost en was in december 2010 gereed. Dan werd het getest en gekalibreerd en het werd uiteindelijk in 2011 in gebruik genomen. Testen is belangrijk omdat myonen ook op andere manieren ontstaan dan alleen het botsen van neutrino's, bijvoorbeeld als kosmische straling botst met ijs of de atmosfeer. Deze zijn veel frequenter en komen ongeveer een miljoen keer meer voor. Ze zijn te onderscheiden omdat ze niet omhoog bewegen, ze vallen onder achtergrondstaling. Zonder invloed van die achtergrondstraling zijn er ongeveer 75 myonen per dag over die ontstaan zijn door botsingen van neutrino's. Dat zijn er niet veel, dus het word moeilijk om de astronomische observaties te baseren en de metingen van de IceCube te interpreteren.

Bronnen: Maandblad 'Wetenschap in Beeld'