Onderzeese neutrinodetector KM3NeT fors uitgebreid
De bouw van de neutrinodetector KM3NeT op de bodem van de Middellandse Zee is afgelopen weken goed op gang gekomen. Er zijn vijf detectielijnen met elk achttien detectoren afgezonken en geïnstalleerd, en inmiddels komen de eerste meetgegevens binnen, zegt neutrino-fysicus Dorothea Samtleben.
De KM3NeT-detector is bedoeld om neutrino's uit het heelal te detecteren, elementaire deeltjes die extreem weinig interacties hebben met alle andere materie. Op dit moment schieten miljoenen neutrino's ongemerkt door iedere vierkante centimeter van de aarde
Een lichtspoor in het aardedonker
Hun eenkennigheid maakt neutrino's erg lastig te detecteren, en daar is de detector KM3NeT voor bedoeld, geïnstalleerd op de bodem van de Middellandse Zee op 3500 meter diepte. Heel af en toe botst een neutrino met een watermolecuul, waarbij kortstondig andere deeltjes ontstaan die een lichtspoortje trekken. Deze zogeheten Cherenkov-straling kunnen de detectoren van KM3NeT detecteren in het aardedonker op de zeebodem.
Locaties in Frankrijk en Italië
De extreem lichtgevoelige detectoren zitten in drukbestendige glazen bollen, die per achttien gemonteerd zijn aan 700 meter lange kabels. Die worden als verticale parelsnoeren op de zeebodem geïnstalleerd. KM3NeT bestaat uit twee locaties, één voor de Franse kust bij Toulon en eentje bij Capo Passero bij Sicilië. Die laatste locatie is nu uitgebreid van één naar zes detectorlijnen. Ook is er een verdeelstation voor data en stroom op de zeebodem geïnstalleerd.
Bemanning in quarantaine
'Het schip is net terug', zegt Dorothea Samtleben, neutrinofysicus aan de Universiteit Leiden, 'Er is hard gewerkt, onder strenge beperkingen in verband met corona. Zo moest de bemanning eerst in quarantaine, maar de ontplooiing is eigenlijk zonder grote problemen verlopen.'
Hoe werkt de installatie?
De lijn met detectorbollen is opgerold op een klos, die naar de bodem afgezonken wordt. Daarna ontplooit de lijn zichzelf doordat de bollen naar boven drijven. De installatiemethode is ontwikkeld door het Nederlandse zee-onderzoeksinstituut NIOZ samen met het deeltjesonderzoeksinstituut Nikhef in Amsterdam.
In mei eerste resultaten
Inmiddels komt er data van de zes detectielijnen binnen, zegt Samtlebens collega, neutrinofysicus Maarten de Jong. Nu moet de detector ingeregeld worden, de zogeheten commissioning. In mei zijn waarschijnlijk de eerste neutrino's te melden. De Jong: 'Er is dan een grote conferentie, en dan hopen we al statistieken te kunnen laten zien'.
'De data laten een achtergrond zien van muonen en neutrinos afkomstig van botsingen van kosmische deeltjes in de atmosfeer', legt Samtleben uit, 'als je eenmaal de neutrino's goed kan onderscheiden, ben je in een goede positie om ook neutrinos uit het heelal te detecteren.'
Speuren naar neutrino’s uit het heelal
De Italiaanse KM3NeT-poot is bedoeld als neutrino-telescoop, Een telescoop die speurt naar neutrino's met een hoge energie afkomstig van kosmische bronnen. Bijvoorbeeld grote zwarte gaten die jets van hoog-energetische straling uitzenden. Uiteindelijk moeten er op de Italiaanse site 230 detectielijnen geïnstalleerd worden. De volgende installatieronde staat alweer gepland voor mei.
Verse meetgegevens voor studenten
'Dat we nu op zes detectielijnen zitten, met meer in het vooruitzicht, is ook leuk voor studenten, die nu met nieuwe data aan de slag kunnen', zegt De Jong, die zijn wetenschappelijke loopbaan besteedde aan het ontwikkelen van de neutrinotelescoop. Hij ontwikkelde de neutrino-detectiesoftware en droeg bij aan een soort onderwater-GPS-systeem, waarmee de detectorbollen hun positie bepalen met hulp van ultrageluidspulsen. 'Maar ik zal niet rusten voordat we neutrino's van astronomische bronnen hebben gedetecteerd.'