Eerste bouwsteen KM3NeT-detector klaar

19 - 01 - 2015


Updates van de experimenten.

In deze nieuwsserie ‘Updates van de experimenten’ bespreken we de nieuwste ontwikkelingen en verwachtingen van de Nikhef-experimenten in 2015 en verder.


Op 19 januari is een belangrijk moment aangebroken voor het neutrino-onderzoek op Nikhef. Na de succesvolle verankering van een prototype-detector in mei 2014, hebben onderzoekers en technici het afgelopen half jaar hard gewerkt om het eerste onderdeel voor de KM3NeT-detector (een 700 meter lange lijn met 18 glazen bollen) gereed te maken.

KM3NeT is de opvolger van ANTARES waarmee al een begin is gemaakt om neutrino’s (ongeladen subatomaire deeltjes die zeer zwak met materie wisselwerken) afkomstig uit de kosmos te bestuderen met behulp van een telescoop die op de bodem van de Middellandse Zee staat. Om neutrinobronnen te kunnen waarnemen is echter een telescoop nodig die veel groter is dan ANTARES. Daarom is er een nieuw project opgestart met als doel het bouwen van een neutrinotelescoop ter grootte van enkele kubieke kilometers: KM3NeT.

De bouwstenen van KM3NeT zijn zogenaamde Digital Optical Modules, ofwel DOM’s. Dit zijn glazen bollen gevuld met 31 fotobuizen waarmee licht gemeten wordt dat, in de diepzee, veroorzaakt wordt door de (elektrisch geladen) reactieproducten van neutrino-interacties. Om de lijnen op de zeebodem neer te zetten is in samenwerking met het NIOZ op Texel een nieuwe verankeringstechniek bedacht. De hele lijn wordt eerst op een rond frame gewikkeld en daarna op de zeebodem neergezet. Door middel van een akoestisch signaal laat het frame los, ontrolt de lijn zich en komt deze rechtop op de zeebodem te staan.

Nikhef-onderzoeker Els Koffeman is technisch coördinator: “De detector is grotendeels een Nikhef-ontwerp; van het concept van de DOM’s tot aan de uitvoering. Ook doen we heel veel aan de elektronica, het optisch netwerk en de software.”

Ronald Bruijn, coördinator van de DOM-productie op Nikhef, zegt: “De eerste lijn die nu klaar staat voor transport is op Nikhef in elkaar gezet. We zijn er erg trots op dat het gelukt is binnen de gestelde termijn. Deze eerste lijn zal in het voorjaar verankerd worden in de buurt van Marseille. Het bouwen van de overige DOM’s gebeurt binnenkort niet meer alleen op Nikhef; er zijn al vier productielijnen opgezet in Europa die binnenkort gaan meedraaien.”

Fase 1 van KM3NeT bestaat uit 31 lijnen van 18 bollen; 24 in Italië en 7 in Frankrijk. Aart Heijboer, KM3NeT-programmaleider op Nikhef, zegt: “Van de financiering die nu binnen is, inclusief uit Italië en Frankrijk, wordt het eerste deel van de detector gebouwd. Deze 31 lijnen zijn een eerste stap. Als we zo doorgaan, verwachten we financiering te kunnen krijgen voor de volgende stap (fase 1.5). Daarmee begint de wetenschappelijk oogst. Uiteindelijk kunnen we met zo’n 700 lijnen (fase 2) al onze wetenschappelijke ambities realiseren.”

Wat gaat er precies gemeten worden met deze bollen?
Nikhef-onderzoeker Maarten de Jong is de woordvoerder van de internationale KM3NeT-collaboratie en legt uit: “Ons primaire doel is het meten van kosmische neutrino’s. Daarmee kunnen we veel leren over extreem-energetische processen die in astrofysische objecten plaatsvinden. Zo hopen we bijvoorbeeld de oorsprong van kosmische straling te kunnen achterhalen, 100 jaar na de ontdekking hiervan. Die astronomie-kant is zeer relevant, zeker sinds in 2013 met de IceCube Neutrino Observatory op de Zuidpool bewijs is gevonden dat zulke kosmische neutrino’s bestaan. Daarnaast is de collaboratie zich ook gaan richten op het meten van één van de nog onbekende eigenschappen van neutrino’s: de rangschikking van hun intrinsieke massa’s. Hiervoor kan dezelfde technologie gebruikt worden maar moeten de glazen bollen en de lijnen dichter op elkaar geplaatst worden. Het mooie is nu dat de technologie die hier op Nikhef ontwikkeld is gebruikt kan worden voor beide onderzoeksrichtingen.”

Waarom op de zeebodem?

De Jong: “Neutrino’s hebben de beruchte eigenschap dat ze zeer moeilijk te detecteren zijn. Om neutrino’s toch te kunnen detecteren, moet de detector enorm zwaar (dus ook enorm groot) zijn: letterlijk kubieke kilometers. Dat past natuurlijk niet in een gewoon laboratorium maar dat past wel in de zee. Wij bouwen daarom een enorm groot maar onbemand laboratorium op de bodem van de zee.”

Voor meer informatie over KM3NeT kunt u contact opnemen met de afdeling Voorlichting: 020-592 5075 / 020-592 2075 of per e-mail.