Neutrino’s van ver voorbij de zon

Ruim vijfduizend optische detectoren die diep in een kubieke kilometer zuidpoolijs zijn opgehangen, hebben de energierijkste neutrino’s ooit waargenomen: mysterieuze, snelle deeltjes, diep uit het heelal.

Het IceCube Laboratorium op Antarctica: het zenuwcentrum van de diep in het ijs liggende neutrinodetector. Van hieruit worden de meetgegevens via een satelliet naar onderzoekers gezonden. Foto Sven Lidstrom, IceCube/NSF)

Achtentwintig. Dat is het aantal ultra-energierijke neutrino’s dat nu door de IceCube-neutrinotelescoop op Antarctica is gedetecteerd. Het is een bescheiden aantal, maar voldoende om te kunnen vaststellen dat deze mysterieuze, snelle deeltjes uit de ruimte van ver buiten het zonnestelsel komen. Dus uit het melkwegstelsel of een ander stelsel. Een groep onderzoekers, de IceCube Collaboration, beschreef de waarnemingen vrijdag in Science.

Neutrino’s zijn de energierijkste deeltjes van de kosmische straling, de verzamelnaam van alle fotonen en snelle deeltjes, zoals protonen, die vanuit het heelal de aarde treffen. Neutrino’s zijn bijna massaloze deeltjes die vrijwel ongehinderd door materie heen schieten. Ze laten zich dus moeilijk detecteren. Daar komt nog bij dat de neutrino’s met de hoogste energieën heel zeldzaam zijn. Daarom zijn zeer grote detectoren nodig om ze te kunnen opvangen.

IceCube is een deeltjesdetector die speciaal voor deze zeldzame neutrino’s is gebouwd. Hij bestaat uit ruim vijfduizend optische detectoren diep in een kubieke kilometer zuidpoolijs. Hiermee worden de richting en energie gemeten van de neutrino’s die – heel af en toe – tegen een atoomkern in het ijs botsen. Bij zo’n botsing ontstaat onder meer een zwak lichtflitsje.

Sinds mei 2010, schrijven de onderzoekers, heeft de IceCube-telescoop 28 neutrino’s met een energie tussen 30 biljoen en 1 biljard elektronvolt opgevangen. Laatstgenoemde zijn de energierijkste die ooit op aarde zijn waargenomen. Hun eigenschappen zijn niet te rijmen met een herkomst in de zon, waar de meeste neutrino’s vandaan komen. Ook kan worden uitgesloten dat ze als gevolg van de kosmische straling in de aardatmosfeer zijn ontstaan. Dit betekent dus dat deze ultra-energierijke neutrino’s van ver buiten het zonnestelsel moeten zijn gekomen.

Het aantal van 28 is nog te gering om te kunnen aanwijzen waar ze dan precies vandaan komen. Maar theoretici denken aan sterexplosies, zwarte gaten en andere extreem energetische processen in het heelal.