KM3NeT, op jacht naar Neutrino's met een telescoop

De KM3NeT is een telescoop in de maak met de beste technologie van vandaag de dag. Haar doel is om de lichtstraling van een Muon, een Neutrino die gebotst is met een watermolecuul, op beeld vast te kunnen leggen en hieruit meer informatie te kunnen krijgen over vele zaken zoals het ontstaan van het heelal en of het deel uit maakt van de 'Donkere Materie' die wetenschappers vandaag de dag zo bezig houdt. Kortom: Een reis door het heelal en de tijd!

Wat is KM3NeT

KM3NeT is een telescoop, een neutrino detector in aanbouw. Het doel is om deze telescoop op de zeebodem te plaatsen in de Middellandse zee en hiermee botsende neutrino's die zich omvormen in muons te kunnen detecteren. Een Neutrino kan letterlijk overal doorheen zonder verhinderd te worden, echter kan het wel in botsing komen met een watermolecuul, dit gebeurt dan ook met 1:10.000 neutrinos die door het water scheren met de snelheid van het licht.

KM3NeT is in staat om het blauwe licht dat een Neutrino uitstraalt nadat het een Muon is geworden vanwege een botsing met een watermolecuul, op beeld vast te leggen. KM3NeT is een initiatief van het Koningklijk Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek. Zodra KM3NeT geplaatst is zal het een oppervlakte beslaan van een half miljoen olympische zwembaden. KM3 staat voor de oppervlakte die de telescoop zal beslaan, één vierkante kilometer.

De jacht op Neutrino's

Het doel van KM3NeT is simpelweg het mysterie van de Neutrino ontrafelen. Er zijn zoveel vragen omtrent de Neutrino en er is zoveel diversiteit, een aantal voorbeelden van vragen zijn als volgt:

Hoe oud zijn sommige Neutrino's?
Zijn er nog steeds Neutrino's aanwezig uit de tijd van de oerknal?
Zijn ze echt gewichtloos?
Wat kunnen we te weten komen van het ontstaan van het universum?
Wat kunnen we te weten komen over het ontstaan en sterven van sterren?
Is het mogelijk dat Neutrino's de onbekende 'donkere materie' is die het heelal zijn gewicht geeft?
Zijn er Neutrino's er de oorzaak van dat het heelal zich uitzet?

En zo zijn er nog veel en veel meer vragen. Aan de hand van de uitkomsten van diverse onderzoeken, zo ook toekomstig onderzoek met KM3NeT, zullen alleen nog maar meer vragen komen die beantwoordt moeten worden. Een zee van vragen en hopenlijk in de toekomst ook een zee van antwoorden!

Hoe werkt KM3NeT

KM3NeT is een modernere en grotere versie van de al geplaatste Antares die voor de kust van Frankrijk ligt in de Middellandse Zee. KM3NeT zal worden geplaatst met een bal genaamd de Launcher. Het is een grote bal met zo'n 20 lichtgevoelige sensoren, deze sensoren zijn ballen ter grootte van een strandbal en boven water erg breekbaar, onder water worden door de druk op 800m diepte de twee glazen bollen dusdanig vacuum gezogen dat het extreem sterke ballen zullen zijn, ze zitten aan een kabel van zo'n 600 meter netjes ingerold op een dusdanige manier dat, zodra de Launcher los wordt gelaten van de zeebodem, het zo uitrolt dat de kabel, een aluminium buizenframe niet in de knoop raakt, de sensoren niet kapot zullen slaan en om de 30 meter een sensor losgelaten zal worden. De eerste testen met dit systeem zijn al geslaagd. In de toekomst hopen ze meerdere van deze Launchers tegelijk los te kunnen laten. Er zal een totaal van 12.000 lichtsensoren in de Middellandse Zee geplaatst worden, men hoopt dit proces te kunnen starten in 2012 en men hoopt startklaar te zijn in 2015. De optische lichtsensoren die in de ballen zitten zijn in staat om het zwakke blauwe licht op te vangen dat uitgestraald wordt door een Muon.

Bron: Geralt, Pixabay

Aangezien er veel storing in licht kan ontstaan, zelfs op de grote dieptes waarin de sensoren zijn geplaatst, zijn de sensoren naar de aardbodem gericht. Een Neutrino wordt nergens door tegen gehouden en vliegt dus zonder problemen dwars door de aarde heen, tot het aan de andere kant in botsing komt met een watermolecuul en in een Muon verandert. De aarde werkt dus als een natuurlijke filter en als een perfect zwarte achtergrond. Om een idee te krijgen van hoe de sensor werkt en de Neutrono, kijk even naar dit filmpje, hier zie je hoe een neutrino (in het filmpje blauw) dwars door de aarde heen vliegt, aan de andere kant uit komt in zee nabij een telescoop, in botsing komt met een watermolecuul en vervolgens zijn licht uitstraalt naar de nabijgelegen sensoren.

Waar zal KM3NeT gebouwd worden

In ieder geval in de Middellandse Zee, dit omdat de Middellandse Zee zo helder is, een Neutrino kan niet goed botsen in troebel of vervuild water. Hoe zuiverder hoe beter, dus de Middellandse Zee is een goede kandidaat. Echter is het onbekend voor welke kust zij gebouwd zal worden. Zowel Frankrijk als Italië en Griekenland zouden dolgraag deze detector in hun wateren hebben daar het gesubsidiëerd wordt door de Europese Unie, op het moment is het dus nog een hoop getouwtrek, maar totdat het Instituut klaar is met het testen van het kwaliteit van het water en andere invloeden (zoals het aanwezig zijn van vulkanen, stromingen of breuklijnen) zal de uitslag nog onbekend blijven.

Tegen wat voor problemen kijk je aan met het bouwen van zo'n telescoop

Electronica, onder water, op grote diepten, in een mysterieuze zee die niet voor niets gevreesd en gerespecteerd wordt. Je staat voor veel problemen met een telescoop op grote diepten: Zout water en electronica gaat absoluut niet samen, roest ontstaat in no-time, stromingen helpen ook niet, de druk is een groot probleem en om maar te zwijgen van het feit dat, áls er iets kapot gaat, het ook echt gebeurd is, want je stuur niet zomaar even een monteur naar 800 meter diepte. Alles moet dus helemaal perfect zijn, tot op heden zijn de detectoren dusdanig geperfectioneerd dat ze nagenoeg geen problemen kunnen veroorzaken of krijgen. Nu is het nog aan de onderzoekers om een zo veilig mogelijke geschikte bouwplaats te vinden.