Herkomst van meest energierijke deeltje is nog een raadsel

Met een ongewone telescoop is een subatomair deeltje geregistreerd dat een ongehoord hoge energie heeft. Het deeltje was niet afkomstig van een aardse versneller, maar van een onbekend object in het heelal. Het maakte deel uit van de stromen energierijke deeltjes die constant vanuit alle richtingen de aarde bestoken en gezamenlijk de (misleidende) naam kosmische straling dragen.

De oorsprong van deze deeltjes is nog steeds een groot raadsel. Voor de deeltjes met bescheiden energieën bestaan verschillende kandidaten, zoals de zon, de schokgolf in het plasma aan de 'grens' van het zonnestelsel, of exploderende sterren. Maar waar de deeltjes met de hoogste energieën vandaan komen is nog steeds onbekend.

Het deeltje werd geregistreerd met de Fly's Eye-telescoop nabij Salt Lake City, in de Amerikaanse staat Utah. Deze telescoop bestaat uit meer dan 100 losstaande spiegels met een diameter van 1,5 meter, die tezamen de gehele hemel in de gaten houden. In het brandpunt van iedere spiegel bevinden zich detectoren die zeer zwakke lichtflitsjes aan de (nachtelijke) hemel kunnen waarnemen. Deze flitsjes ontstaan wanneer een deeltje van de kosmische straling in de atmosfeer komt en tegen de daar aanwezig atomen botst. Er ontstaat dan een lawine van secundaire deeltjes en een zwak lichtschijnsel. De intensiteit er van is een maat voor de energie van het oorspronkelijke deeltje (Physical Review Letters 71, p. 3401).

De nu gevonden recordbreker had een energie van 3 x 10 elektronvolt, ofwel 20 joule. Die energie komt overeen met die van 'een baksteen die je op je teen laat vallen', aldus Pierre Sokolsky, een astrofysicus van de universiteit van Utah.

Vermoedelijk was het deeltje een proton, een van de twee bouwstenen van atoomkernen. Zijn energie was miljoenen malen zo hoog als de hoogste energie die in deeltjesversnellers op aarde kunnen worden bereikt. Welke kosmische versneller is tot zoiets in staat?

De zwakkere deeltjes van de kosmische straling worden door magnetische velden in het melkwegstelsel zo sterk van baan veranderd, dat hun aanvliegrichting niets meer zegt over hun richting van herkomst. De deeltjes met de hoogste energie worden minder afgebogen en zouden dus nog min of meer naar de bron van herkomst kunnen wijzen. Maar volgens Sokolsky is er op dat punt aan de hemel niets bijzonders te zien: geen actief sterrenstelsel of ander hoog-energetisch object. De herkomst van het deeltje blijft een raadsel.