KM3NeT

Neutrino's

Nikhef-onderzoekers doen onderzoek naar neutrino’s, ongeladen subatomaire deeltjes die dwars door de aarde heen schieten. Ze hebben dat gedaan in een samenwerkingsverband bij ANTARES (een neutrinotelescoop op de bodem van de Middellandse zee) in Frankrijk en nu bij een nieuw internationaal project genaamd KM3NeT.

Wat is KM3NeT?

KM3NeT staat voor ‘Cubic Kilometre Neutrino Telescope’. Het is een neutrinotelescoop die momenteel wordt gebouwd als opvolger van ANTARES.

Neutrino’s zijn ongeladen subatomaire deeltjes. Zij hebben bijna geen massa. Ook hebben ze een zeer zwakke wisselwerking met materie en zijn ze dus bijzonder moeilijk te detecteren. Als neutrino’s afkomstig uit het heelal bijvoorbeeld een watermassa op aarde raken, zullen de meeste er dwars doorheen schieten. Slechts heel af en toe zullen ze botsen met watermoleculen. Daarbij ontstaan elektrisch geladen muonen die nagenoeg in dezelfde richting bewegen als de neutrino’s. Deze muonen produceren licht als ze door het zeewater bewegen. Dit noemen we Cherenkovstraling.

ANTARES was een neutrinotelescoop die zich 40 km van de kust bij Toulon, Frankrijk, op 2500 meter diepte op de zeebodem bevond. Om de gevoeligheid voor neutrinobronnen te verbeteren was er een veel grotere neutrinotelescoop nodig dan ANTARES. Met dit doel is een aantal jaren geleden de bouw begonnen van KM3NeT, een neutrinotelescoop met een grootte van meer dan een kubieke kilometer. De locatie van de detector op de zeebodem is zo gekozen dat de detector grotendeels wordt afgeschermd voor storende deeltjes afkomstig uit de atmosfeer. Doel van KM3NeT is om neutrino’s afkomstig uit de kosmos te bestuderen.

De bouwstenen van KM3NeT zijn zogenaamde Digital Optical Modules (DOM’s). Dit zijn glazen bollen gevuld met 31 fotobuizen waarmee Cherenkovstraling gemeten wordt. KM3NeT bestaat uit lijnen van ongeveer 180 meter (Frankrijk) en 800 meter lengte (Italië). Aan één lijn zitten 18 DOM’s. KM3NeT bestaat momenteel uit 46 lijnen; 28 in Italië en 18 in Frankrijk. Het einddoel is 115 lijnen in Frankrijk en 2x 115 lijnen in Italië.

Een Digital Optical Module (DOM)
Wat onderzoekt KM3NeT?

KM3NeT wordt momenteel gebouwd om de vingerafdrukken te meten van neutrino’s die afkomstig zijn van verafgelegen astrofysische objecten. Het detecteren en bestuderen van neutrino’s is belangrijk om meer te weten te komen over hun gedrag. Neutrino’s zijn echter ook te gebruiken om de eigenschappen van hun bronnen te bestuderen.

Met KM3NeT hopen onderzoekers te ontdekken waar kosmische straling vandaan komt en hoe deeltjesversnellers in het heelal werken.

Wat is de rol van Nikhef?

De DOM, het belangrijkste onderdeel van de KM3NeT-neutrinotelescoop, is grotendeels ontworpen door Nikhef, van concept tot aan de uitvoering. Ook draagt Nikhef veel bij aan de elektronica, het optische netwerk, de software en de analyse van de meetgegevens. De eerste twee operationele lijnen werden bij Nikhef in elkaar gezet. Het bouwen van de overige DOM’s gebeurt niet meer alleen bij Nikhef; er zijn al andere productielijnen opgezet in Europa die meedraaien. Bijna de helft van de tot nu gebouwde 1230 DOM’s is bij Nikhef gebouwd en meer dan 30 lijnen zijn bij Nikhef al in elkaar gezet.

Meer informatie

Fundamenteel onderzoek

Dit onderzoek is een goed voorbeeld van fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, gericht op het vergaren van basiskennis over alles om ons heen. Aan de basis van dit type onderzoek staat nieuwsgierigheid naar hoe de wereld om ons heen in elkaar zit en hoe het is ontstaan. Veel weten we al, bijvoorbeeld dat alle materie opgebouwd is uit atomen, maar er zijn ook nog veel open vragen.

Fundamenteel onderzoek is niet gericht om op korte termijn toepassingen te realiseren. Toch is één ding zeker: niemand kan voorspellen welke baanbrekende toepassingen op termijn uit het onderzoek zullen voortkomen. De geschiedenis leert dat de fundamentele kennis van vandaag de voedingsbodem is voor de ontdekkingen van morgen.

Steeds meer KM3NeT in de diepzee: artikel in Nikhef-magazine DIMENSIES
Interview met KM3NeT-onderzoeker Rasa Muller in Nikhef-magazine DIMENSIES
KM3NeT (artikel uit Nikhef-special van New Scientist)

De website van KM3NeT

Bekijk hieronder een tour door het Nikhef-lab waar de KM3NeT-bollen gemaakt worden