Auger

Kosmische stralen

 

Wetenschappers van Nikhef doen samen met collega’s uit andere landen onderzoek met behulp van het Pierre Auger Cosmic Ray Observatory, een internationaal observatorium voor de detectie van ultrahoog-energetische kosmische straling, gelegen op de Argentijnse pampa. Zij doen dat om meer te weten te komen over de aard en oorsprong van deze mysterieuze kosmische straling.

Iedere seconde bombarderen miljoenen kosmische stralen de atmosfeer, waarbij zij lawines van subatomaire deeltjes veroorzaken. Laag-energetische deeltjes zwerven als een gas door ons Melkwegstelsel en zijn vaak afkomstig van de overblijfselen van uitgebrande sterren na een supernova explosie. Ultrahoog-energetische deeltjes zijn veel zeldzamer en hebben een energie van meer dan 100 miljoen keer de hoogste energie die we op aarde in deeltjesversnellers kunnen genereren.

Hoe versnelt de natuur deeltjes tot zulke extreem hoge energieën? Uit welke deeltjes bestaat de kosmische straling? Waar komen ze oorspronkelijk vandaan? Wat gebeurt er in de ultrahoog-energetische botsingen die ze maken in de atmosfeer? Een internationaal consortium van wetenschappers zoekt bij het Pierre Auger Observatorium in Argentinië naar antwoorden op die vragen.

Het Pierre Auger Observatorium bestaat uit verschillende detectoren:

  • De deeltjesdetector bestaat uit meer dan 1600 waterbassins verspreid over een oppervlak van 3000 vierkante kilometer, waarin de lawines van secundaire deeltjes, die veroorzaakt worden door inslagen van ultrahoog-energetisch deeltjes in de atmosfeer, gesignaleerd worden.
  • Als een deeltjeslawine door de atmosfeer gaat, komt hierbij ook fluorescentielicht vrij. Dat licht wordt opgevangen door 27 zeer gevoelige telescopen die aan de rand van het observatorium geplaatst zijn en naar de lucht boven het gebied kijken. Deze detector werkt alleen als het volledig donker is, zonder maan, en als er geen wolken zijn.
  • Ook worden bij het observatorium nieuwe technieken ontwikkeld, bijvoorbeeld om radiosignalen te detecteren die ontstaan door de wisselwerking van een deeltjeslawine met het aardmagneetveld en de atmosfeer.

Nikhef-onderzoekers bestuderen samen met collega’s bij het Pierre Auger Observatorium deeltjes die een energie hebben tussen 100 duizend TeV en 1 miljard TeV, de hoogste tot nu toe bestudeerde energie.

Door heel nauwkeurig de eigenschappen van de deeltjeslawine te meten, bepalen de onderzoekers waar de kosmische straling vandaan komt en welke energie deze heeft. Ook proberen ze te achterhalen wat de massa van de oorspronkelijke kosmische straling is: is het zo licht als waterstof, zo zwaar als ijzer, of iets ertussenin?

Door de aankomstrichtingen van de hoogst energetische straling te vergelijken met de posities van bekende objecten aan de hemel (zwarte gaten, melkwegstelsels, supernova’s) proberen ze erachter te komen waar deze kosmische straling nu eigenlijk vandaan komt.

Nikhef-wetenschappers ontwikkelen samen met internationale collega’s detectiestations voor de bestudering van radiosignalen die ontstaan door de wisselwerking van een deeltjeslawine met het aardmagneetveld en de atmosfeer.

Onderzoek met een testopstelling van bijna 7 km² heeft al succes geboekt: aangetoond is dat zowel de richting- en energiemeting als de bepaling van de aard van de inkomende kosmische straling door middel van radiosignalen vergelijkbaar of beter zijn dan die van de gangbare technieken. De focus wordt nu verlegd naar het toepassen van deze kennis voor metingen op grotere schaal.

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.

Lees meer over Kosmische Stralen (Auger) in het Nikhef-Jaarverslag 2016

Lees meer over Kosmische Stralen (Auger) in het Nikhef-Jaarverslag 2015

Lees meer over Kosmische Stralen (Auger) in het Nikhef-Jaarverslag 2014

Website van de Auger-collaboratie

 

 

 

Programmaleider Auger