Het lijkt misschien een kerstversiering, maar honderden knipperende lampjes in de Nikhef-entreehal laten live de inslagen zien van deeltjes in de diepzee bij Toulon. Het 1:60 schaalmodel van de KM3NeT neutrinodetector is door staf en studenten gebouwd.
“Een vrijdagmiddagproject in de sfeer van kerst”, zegt Aart Heijboer van de KM3NeT-groep op Nikhef en hoogleraar aan de UvA. Samen met staf en studenten werkten ze de laatste weken aan het model.
Donderdagmiddag bij de opening legde Heijboer een directe dataverbinding met het kuststation bij Toulon, waardoor sindsdien echte meetgegevens vrijwel live aan het schaalmodel worden gevoed.
Sinds dat moment laten de 33 strings met elk 20 led-bolletjes in de entreehal de lichtsignalen zien die de echte detector op 2450 meter diepte in de Middellandse zee waarneemt. De 33 strings met detectorbollen die daar op de zeebodem omhoog rijzen registreren licht dat snel bewegende deeltjes in het zeewater losmaken.
In het schaalmodel lichten de bolletjes geregeld op in clusters die meestal van boven naar beneden bewegen. Dat zijn sporen van atmosferische muonen. Neutrino-interacties zijn veel zeldzamer, en komen vooral van onderaf. “Als je de kerstvakantie de tijd neemt, zul je er vast wel een paar zien”, zegt Heijboer.
In het echte experiment bewegen de lichtfronten in milliseconden door de hele detector heen. In het schaalmodel wordt dat miljoenen malen vertraagd om beter te zien wat er gebeurt.
KM3NeT is de grootste neutrinodetector in aanbouw op het noordelijk halfrond, met een deel in Italiaanse wateren (ARCA) en een deel (ORCA) in Franse wateren bij Toulon. De detectoren zijn bedoeld om de kosmische bronnen van neutrino’s te bestuderen, en de eigenschappen van de deeltjes zelf. Daartoe wordt uiteindelijk een kubieke kilometer donker zeewater geobserveerd.
Neutrino’s zijn elementaire deeltjes die nauwelijks massa hebben en alleen gevoelig zijn voor de zwakke wisselwerking. Daardoor bewegen ze na hun ontstaan met vrijwel de lichtsnelheid dwars door de meeste materie heen.
Een enkele keer echter raakt een neutrino een kerndeeltjes in een watermolecuul en komen er geladen deeltjes vrij die in water een lichtspoor veroorzaken. De sensoren pikken dat op, waarna via de aankomsttijden het spoor van de deeltjes te berekenen is.
NIKHEF is een van de leidende instituten in het KM3NeT-experiment. In Amsterdam wordt een deel van de bollen, zogeheten DOMs, in grote aantallen gebouwd.
Het KM3NeT schaalmodel blijft in elk geval tot de tweede week van januari in bedrijf. Het voornemen is om het ook op de open dagen in oktober aan het publiek te tonen.
Kijk hier de video van de opbouw van het schaalmodel en de opening op 18 december.
