141 - Grootste observatorium ter wereld neemt meest energierijke deeltjes
uit het heelal waar
Datum: 10 november 2005
Op 10 en 11 november 2005 vindt in de Pampa Amarilla in het westen van
Argentinië de opening plaats van het Auger Observatorium. Dit is een
internationaal project om deeltjes met extreem hoge energie afkomstig
uit het heelal te meten. De meetopstelling heeft een oppervlakte van
3000 km2, vergelijkbaar met dat van de provincie Drenthe. De
speurtocht naar de oorsprong van deze kosmische deeltjes met een
extreem hoge energie vormt de heilige graal van de
astrodeeltjesfysica.
Astrodeeltjesfysica is een nieuw vakgebied, dat zich beweegt op het
grensvlak tussen sterrenkunde en natuurkunde. Nederland is een van de
15 internationale partners in het observatorium. In ons land leveren
medewerkers van de Stichting ASTRON in Dwingeloo, de Radboud
Universiteit Nijmegen, het Kernfysisch Versneller Instituut (KVI) in
Groningen, en het Nationaal Instituut voor Kernfysica en
Hoge-energiefysica in Amsterdam (NIKHEF) een bijdrage aan het
observatorium.
Grote detectoren
Onderzoek aan kosmische stralen wordt op diverse plaatsen op aarde
uitgevoerd. In Groningen gebeurt dat bijvoorbeeld op een aantal
middelbare scholen, die meedoen aan het HiSparc project, dat in
Groningen gecoördineerd wordt door het KVI. De meest interessante
deeltjes hebben een extreem hoge energie, veel hoger dan bereikt kan
worden met de nieuwste en grootste deeltjesversnellers op aarde, zoals
bij het CERN in Zwitserland. Helaas is de kans om zo'n interessant
deeltje waar te nemen erg klein; per vierkante kilometer kunnen we er
slechts één per eeuw verwachten. Voor het meten van deeltjes de
allerhoogste energie zijn daarom detectoren van een enorme oppervlakte
nodig.
Lawine
De Franse onderzoeker Pierre Auger ontdekte in 1938 dat kosmische
deeltjes, die onze dampkring binnendringen en daar botsen met
moleculen in de lucht, een lawine aan secundaire deeltjes produceren.
Hoe hoger de energie van het oorspronkelijke deeltje, hoe omvangrijker
de lawine en hoe groter het gebied waarover de secundaire deeltjes
worden verspreid. De energierijke secondaire deeltjes produceren in
water lichtsporen en veroorzaken in de lucht een zeer zwakke
fluorescentie van stikstofmoleculen.
Lichtsporen
Het Auger Observatorium is toegerust om deze beide verschijnselen te
meten. Verspreid over een gebied zo groot als de provincie Drenthe
staan 1600 tanks gevuld met ieder 12000 liter zuiver water.
Lichtdetectoren in deze watertanks speuren voortdurend naar de kleine
lichtsporen in het water. De lucht boven het gebied wordt bewaakt
vanuit vier gebouwen, waarin krachtige camera's staan opgesteld, die
in maanloze nachten de zeer zwakke stikstoffluorescentie fotograferen.
In het zeer afgelegen gebied in Argentinië, waar het Auger
Observatorium ligt, is de kans op een onbewolkte hemel zeer groot en
is er vrijwel geen last van stedelijke achtergrondstraling.
Puntbronnen
De combinatie van de beide waarneemtechnieken stelt de onderzoekers in
staat de oorspronkelijke richting van deze deeltjes nauwkeurig te
reconstrueren. Met deze goede resolutie hoopt men eventuele
puntbronnen in het heelal te kunnen traceren, waardoor de oorsprong
van deze deeltjes in de kosmos beter begrepen kan worden. Met behulp
van deze metingen zullen wetenschappers antwoord kunnen geven op
vragen als wat de aard van deze deeltjes is, waar ze vandaan komen en
hoe ze deze extreem hoge energie verkrijgen.
Lofar
Sinds kort neemt Nederland deel aan het Auger Observatorium. Een van
de speerpunten bij dat nieuwe onderzoek is het detecteren van
kosmische straling met behulp van de nieuwste technieken afkomstig uit
de radiosterrenkunde. Deze technieken worden nu ontwikkeld voor de
radiotelescoop LOFAR in Noord-Nederland en zijn op kleine schaal al
toegepast bij een observatorium in Karlsruhe (Duitsland). Daar is in
de afgelopen jaren gebleken dat zij een goed alternatief kunnen bieden
voor de detectie van het zwakke fluorescentielicht. En omdat radio
detectie dag en nacht kan plaatsvinden en niet afhankelijk is van
bewolking, zal het mogelijk zijn veel meer gegevens per jaar te
verkrijgen dan oorspronkelijk was voorzien bij het Auger
Observatorium.
Kernfysisch Versneller Instituut
Daarnaast kan de ervaring die opgedaan wordt in Argentinië gebruikt
worden bij wetenschappelijk onderzoek aan kosmische stralen, dat
uitgevoerd zal worden met de nieuwe radiotelescoop LOFAR, die op dit
moment wordt opgebouwd in Noord-Nederland. De bijdrage die Nederland
kan leveren betekent dus een belangrijke stap voorwaarts: zowel voor
Auger in Argentinië als voor LOFAR in Noord-Nederland. Daarbij
beschikken we lokaal over een grote expertise bij ASTRON in Dwingeloo
op het gebied van de radiosterrenkunde en bij het KVI in Groningen
voor het waarnemen van versnelde deeltjes en het analyseren van
meetgegevens. Dr. Ad van den Berg van het KVI is de Nederlandse
vertegenwoordiger bij Auger, met als plaatsvervanger prof. dr. Heino
Falcke van ASTRON/RU.
Noot voor de pers
Meer informatie: Interne en Externe Betrekkingen RUG, tel. (050) 363
5480.
Rijksuniversiteit Groningen