Diepzeedetector ANTARES stopt na zestien jaar met neutrino’s jagen

21 februari 2022

In de Middellandse zee voor de kust van Zuid-Frankrijk is vorige week een begin gemaakt met het ontmantelen van de ANTARES neutrinotelescoop. De detector op 2,5 kilometer diepte is zestien jaar ononderbroken in bedrijf geweest.

De detector is half februari met een onbemande onderzeeër losgekoppeld van de aansluitbox naar het vasteland. De onderdelen zullen op termijn worden teruggehaald uit zee. Inmiddels is in hetzelfde gebied de veel grotere KM3NeT-detector ver genoeg in gebruik gekomen om de functie van ANTARES over te nemen.

“Het is een vreemd gevoel om niet meer naar onze eigen metingen te kijken als we een alert krijgen van andere observatoria”, zegt Nikhef-fysicus Dorothea Samtleben die lang verbonden was aan het project. Nikhef is vanaf het begin partner geweest in ANTARES. Het heeft nu een leidende rol in KM3NeT.

Nauwelijks interacties

ANTARES is een detector die neutrino’s kan waarnemen die de aarde bereiken vanuit kosmische bronnen. Neutrino’s zijn elementaire deeltjes zonder lading en vrijwel zonder massa, die bij subatomaire processen kunnen ontstaan. Ze hebben nauwelijks interacties met materie, en kunnen in de kosmos dus vrijwel ongehinderd vanuit hun bron naar een waarnemer vliegen. Nadeel is dat voor de detectie zeer grote detectoren nodig zijn, om en nu en dan een te vinden.

ANTARES bestond uit twaalf lijnen met lichtsensoren die in een aardendonkere watercilinder van ongeveer 250 meter diameter en 500 meter hoog vanaf de zeebodem omhoog reiken. Ze waren gevoelig voor Cherenkov-licht dat ontstaat als een neutrino geladen deeltjes losslaat uit atomen in het water.

Uit de signalen in diverse bollen zijn sporen van passerende deeltjes te reconstrueren. Om neutrino’s te onderscheiden van muonen uit de aardatmosfeer, keek de detector vooral naar beneden. Neutrino’s uit de kosmos kunnen gemakkelijk de hele aarde doorkruisen, muonen niet.

Melkwegkern

ANTARES werd in de jaren negentig van de vorige eeuw ontwikkeld, en vanaf 2006 opgebouwd 40 kilometer uit de kust bij La Seyne-sur-Mer in een samenwerking van vooral Frankrijk, Nederland, Italië, Duitsland en Spanje.

De locatie op lage breedtegraad is zeer geschikt om bronnen in de Melkweg te vinden, bijvoorbeeld het centrum waar een zwart gat wordt vermoed. In 2013 werd na een detectie van de ICECUBE-neutrinodetector op de Zuidpool ook in ANTARES een mogelijk signaal gevonden.

ANTARES zou aanvankelijk tot 2016 in bedrijf zijn, maar de levensduur werd verlengd na de eerste waarnemingen van zwaartekrachtsgolven in 2015/16 van botsende zwarte gaten in het heelal. Detectoren als ANTARES en ICECUBE, maar ook telescopen speuren na waarnemingen van zwaartekrachtsgolven naar eventuele veranderingen aan de hemel. KM3NeT neemt ook die functie van ANTARES over.

Pionier

Het ANTARES is een belangrijke pionier gebleken op het gebied van onderzeese meettechnieken, en leverde ook veel kennis op over biologische processen in de diepzee. De telescoop was bijvoorbeeld uitgerust met geluidsapparatuur om naar diepzeeleven te luisteren.

In de loop der jaren publiceerde de collaboratie meer dan 90 wetenschappelijke artikelen in tijdschriften, zowel over de bronnen van neutrino’s als de eigenschappen van de deeltjes zelf. Ook is ermee gezocht naar signalen van donkere materie, en magnetische monopolen. Circa honderd promovendi uit alle lidstaten deden onderzoek met de ANTARES-telescoop.