VRZA

en niemand begrijpt hoe dat kan.

Op jacht naar ongrijpbare deeltjes afkomstig uit de ruimte, hebben onderzoekers iets geks opgevangen: radiosignalen die uit het Antarctisch ijs lijken te komen. En dat is tot op heden onverklaarbaar.

Onderzoekers stuitten op de vreemde radiosignalen tijdens de jacht op neutrino’s. Dit zijn ongeladen deeltjes met een kleine massa, die hun oorsprong vinden in bijvoorbeeld de zon, maar ook vrijkomen tijdens grote veranderingen in de kosmos, zoals het ontstaan van een supernova. De deeltjes zijn verre van zeldzaam; ze komen wijdverspreid voor. “Op elk willekeurig moment bewegen er een miljard neutrino’s door de nagel van je duim,” vertelt onderzoeker Stephanie Wissel. Je zou dan ook denken dat de jacht op neutrino’s niet zo heel lastig is, maar schijn bedriegt. Een ander belangrijk kenmerk van neutrino’s is namelijk dat de deeltjes nauwelijks de interactie aangaan met materie. Dat maakt het lastig om neutrino’s te detecteren. Tegelijkertijd is het feit dat ze nauwelijks de interactie aangaan met materie ook de reden dat wetenschappers ze graag wíllen detecteren. “Want als we ze detecteren, betekent het dat ze hier helemaal naartoe zijn gereisd zonder de interactie met iets anders aan te gaan; we zouden zo zelfs een neutrino kunnen detecteren die afkomstig is van de rand van het waarneembare universum,” vertelt Wissel. Aangezien de deeltjes ongestoord en met bijna de snelheid van het licht op ons afkomen, kunnen ze ons – als we ze kunnen detecteren en naar hun oorsprong weten te herleiden – meer vertellen over kosmische gebeurtenissen die we zelfs met de krachtigste telescopen niet kunnen bestuderen, omdat ze zich op vele lichtjaren afstand afspelen.

Op jacht
Genoeg reden dus om op jacht te gaan naar ongrijpbare neutrino’s. Maar hoe detecteer je een deeltje dat met vrijwel niets de interactie aangaat? Daar hebben onderzoekers detectoren voor bedacht en gebouwd, die speciaal ontwikkeld zijn om neutrinosignalen, zelfs in zeer kleine hoeveelheden, op te vangen. “We gebruiken radiodetectoren om extreem grote neutrino-telescopen te bouwen, zodat we ook gebeurtenissen kunnen opsporen die we slechts heel zelden verwachten tegen te komen,” aldus Wissel. Eén van die detectoren is ANITA, dat staat voor: Antarctic Impulsive Transient Antenna-experiment. ANITA wordt ingezet in Antarctica, omdat de kans op verstoring door andere signalen daar relatief klein is. De detector bestaat uit een aantal radio-antennes die zijn bevestigd aan een ballon die op zo’n 40 kilometer hoogte over de uitgestrekte Antarctische ijsvlakten vliegt. “We richten onze antennes op het ijs en zoeken naar neutrino’s die in het ijs de interactie aangaan en daarbij radiogolven voortbrengen die we met onze detectoren kunnen waarnemen,” legt Wissel uit.

Vreemde signalen
En dat brengt ons dan bij het vreemde signaal dat Wissel en collega’s onlangs hebben opgevangen. In plaats van weerkaatst te worden door het ijs, leken de signalen – een vorm van radiogolven – van onder de horizon te komen. “De radiogolven die we detecteerden, kwamen onder extreem steile hoeken binnen, zo’n 30 graden onder het oppervlak van het ijs,” vertelt Wissel. Berekeningen hinten erop dat de radiosignalen door duizenden kilometers aan gesteente moesten zijn gereisd voor ze de detector raakten. En dat kan eigenlijk niet, omdat het gesteente de radiosignalen lang voor ze de detector zouden bereiken, al zou hebben geabsorbeerd. “Het is een interessant probleem, omdat we eigenlijk niet kunnen verklaren wat deze anomalieën precies zijn,” stelt Wissel. “Wat we wel weten, is dat het hoogstwaarschijnlijk geen neutrino’s zijn.”

Mysterie
De onderzoekers zijn ook nagegaan of twee andere neutrino-detectors – IceCUBE, eveneens in Antarctica, en het Pierre Auger Observatory in Argentinië – weleens iets vergelijkbaars hebben waargenomen. Maar dat lijkt niet het geval te zijn, wat er eveneens op hint dat onderzoekers iets nieuws hebben gevonden. Maar wat dan? Dat kunnen de wetenschappers niet met zekerheid zeggen, maar Wissel heeft er natuurlijk wel ideeën over. Zo vermoedt ze dat radiosignalen zich anders voortplanten nabij ijs en/of de horizon, waardoor het slechts lijkt alsof ze na een duizenden kilometers lange reis door gesteente uit het ijs komen zetten – iets wat volgens de huidige natuurkundige inzichten onmogelijk is. Bewijs voor die hypothese ontbreekt vooralsnog. “Op dit moment is het dus een hardnekkig mysterie,” aldus Wissel.

Ze heeft echter goede hoop dat dat niet heel lang meer zo blijft. Er wordt namelijk hard gewerkt aan een nieuwe, grotere detector – genaamd PUEO – die nóg beter in staat moet zijn om neutrinosignalen te detecteren en hopelijk ook een nieuw licht kan werpen op het vreemde signaal dat op Antarctica is waargenomen. “Wanneer we PUEO lanceren (…) zouden we in principe meer van dit soort anomalieën moeten kunnen oppikken,” vertelt Wissel. “En misschien begrijpen we dan eindelijk wat er speelt.”

Bron