Dwingeloo, 8 november 2005

ASTRON levert bijdrage aan grootste observatorium ter wereld dat de meest energierijke deeltjes uit het heelal waarneemt.

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 ASTRON in Dwingeloo, het Kernfysisch Versneller Instituut (KVI) in Groningen, het Nationaal Instituut voor Kernfysica en Hoge-energiefysica in Amsterdam (NIKHEF), en de Radboud Universiteit Nijmegen 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 met 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
Beeldmateriaal is te vinden op: www.auger.org/observatory/image_gallery_index.html
Meer informatie:
Prof. Dr. Heino Falcke, ASTRON, falcke@astron.nl, 06 51 43 34 74
Dr. Ad van den Berg, KVI, berg@kvi.nl

print