KM3NeT

Neutrinos

 

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.

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 is een neutrinotelescoop die zich 40 km van de kust bij Toulon, Frankrijk, op 2500 meter diepte op de zeebodem bevindt. Daar zoekt het naar Cherenkovstraling als vingerafdruk van neutrino’s. 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 ANTARES is om neutrino’s afkomstig uit de kosmos te bestuderen.

Om de gevoeligheid voor neutrinobronnen te verbeteren is er een neutrinotelescoop nodig die nog veel groter is 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 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 honderden lijnen van ongeveer een kilometer lengte. Aan één lijn zitten 18 DOM’s. Fase 1 van KM3NeT bestaat uit 31 lijnen; 24 in Italië en 7 in Frankrijk. Uiteindelijk zal KM3NeT bestaan uit maar liefst 700 lijnen op drie locaties.

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.

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, die sinds 2015 afgezonken zijn, zijn 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.

 

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.

KM3NeT (artikel uit Nikhef-special van New Scientist)

Lees meer over KM3NeT in het Nikhef-Jaarverslag 2016

Lees meer over KM3NeT in het Nikhef-Jaarverslag 2015

Lees meer over KM3NeT in het Nikhef-Jaarverslag 2014

De website van KM3NeT

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

 

 

Programmaleider KM3NeT