Diepzee-detector kan eerste signaal donkere materie vinden

25 november 2022

De KM3NeT neutrino detector op de bodem van de Middellandse Zee is in principe ook in staat om signalen te zien van donkere materie uit ons eigen Melkwegstelsel.

Dit blijkt uit een nieuwe studie onder leiding van Nikhef-onderzoeker Suzan Basegmez du Pree, die deze week is vrijgegeven. KM3NeT in de diepzee bij Italië en Frankrijk heeft uitstekend zicht op het centrum van de Melkweg.

Nikhef is een van de belangrijkste partners in het KM3NeT-project. In het project hangen honderden lijnen met duizenden lichtdetectoren op de zeebodem die de sporen van passerende neutrino’s kunnen tonen.

Onbekend

De materie in het heelal is verdeeld in gewone materie zoals sterren en nevels en donkere materie die geen licht afgeeft maar wel ongeveer vier vijfde van alle zwaartekracht veroorzaakt. Waaruit deze donkere materie bestaat, is onbekend. Het zijn niet de deeltjes uit het standaardmodel.

Natuurkundigen proberen erachter te komen waaruit donkere materie bestaat met zowel directe metingen, met grote ondergrondse detectoren die proberen onbekende deeltjes te vinden die uit het heelal komen, als indirecte metingen.

Indirecte metingen zoeken naar bekende deeltjes die zouden kunnen ontstaan bij annihilatie van donkere materie. Dat kunnen antideeltjes zijn, licht en ook neutrino’s, de deeltjes die instrumenten als KM3NeT kunnen waarnemen.

Neutrinosignaal

Basegmez du Pree is al lange tijd betrokken bij een project aan boord van het internationale ruimtestation ISS, de AMS-detector die zoekt naar antimaterie in het heelal. AMS heeft een overmaat aan gebeurtenissen gevonden, maar kan de oorsprong ervan niet vaststellen.

De KM3NeT-onderzoeker en een team van onderzoekers in Amsterdam, België, Polen en Hongkong hebben daarom onderzocht of de volledig gebouwde neutrinotelescoop in tien jaar meten voldoende indirecte neutrinosignalen uit de richting van het hart van de Melkweg kan waarnemen.

Dat blijkt inderdaad het geval te zijn, concluderen zij in een artikel op de webserver Arxiv. KM3NeT blijkt een factor tien gevoeliger dan eerder verwacht, vooral voor zwaardere donkere materiedeeltjes. Een eventueel neutrinosignaal zou theoretici dus kunnen helpen bij een verklaring van de aard van donkere materie.