Herken de neutrino!

Is Herken de Neutrino beschikbaar in andere talen?

Ja! Met de hulp van IceCube- en Zooniverse-vrijwilligers van over heel de wereld hebben we vertalingen gemaakt in het Frans, Engels, Duits, Italiaans en Spaans.

Wat is IceCube?

IceCube is een telescoop en een deeltjesdetector, die een kubieke kilometer ijs omvat op de Zuidpool. Het bestudeert neutrino’s en andere subatomaire deeltjes die gemaakt worden in het heelal.

Waarom situeert IceCube zich op de Zuidpool?

Het waarnemen van neutrino’s met heel hoge energie vereist een gigantisch, transparant en donker medium. De Antarctische ijskap is niet enkel zuiver en stabiel, maar ook een van de beste materialen voor neutrinodetectie dat Moeder Natuur kan voorzien. Dankzij de uitmuntende eigenschappen van het ijs kan het zwakke licht, geproduceerd door de subatomaire deeltjes, de sensoren vanop honderd meter ver bereiken.

Waarom hebben jullie mijn hulp nodig?

IceCube is een instrument gemaakt voor zowel het ontdekken van astrofysische objecten als het uitoefenen van deeltjesfysica met grote nauwkeurigheid. De lichtsignalen geproduceerd door de hoogenergetische deeltjes die interageren in of nabij IceCube bevatten informatie die computers kunnen ontcijferen. Het menselijke oog is echter extreem goed in het herkennen van patronen en in, misschien nog belangrijker, het herkennen van onverwachte patronen. Dat is waarom we graag de vergelijking willen maken tussen de classificatie van het menselijk oog en de machinelearningalgoritmen. Door vrijwilligers te laten kijken naar onze gegevens hopen we onze algoritmes te testen. Wie weet, misschien vinden ze gekke lichtpatronen die ons kunnen helpen meer te leren over IceCube en het Universum in haar geheel.

Wat is een signaal of een gebeurtenis?

Fysici verwijzen naar een door IceCube geregistreerde interactie als een gebeurtenis of een signaal. Nochtans gebeuren deze interacties voortdurend, soms zelfs zo kort op elkaar dat het moeilijk wordt om te beslissen wanneer de opname moet gestart of gestopt worden. Soms interageren meerdere deeltjes zelfs op hetzelfde moment. Telkens wanneer acht aangrenzende sensoren een lichtsignaal waarnemen binnen een periode van 5 microseconden, noemen de IceCubers, zoals het team van IceCube wordt genoemd, het een gebeurtenis. Elke dag worden ongeveer 250 miljoen signalen geregistreerd, ongeveer 2600 per seconde! Tussen deze signalen zitten enkele honderden gebeurtenissen die veroorzaakt worden door neutrino’s. En een heel erg kleine fractie hiervan komt rechtstreeks van het extreme en verre Universum.

Wat zijn neutrino's?

Neutrino’s zijn fundamentele deeltjes (ze zijn niet opgebouwd uit andere deeltjes, zoals atomen bijvoorbeeld, die bestaan uit elektronen, protonen en neutronen), hebben een hele kleine massa en geen elektrische lading. Ze interageren via de zwaartekracht en de zwakke kernkracht. De sterke kernkracht, die deeltjes bijeenhoudt in een atoomkern, of de elektromagnetische kracht voelen ze niet. Daarom kunnen ze enkel indirect waargenomen worden, ondanks dat ze het tweede vaakst voorkomende gekende deeltje zijn in het Universum. In IceCube detecteren we neutrino’s via het blauwe licht dat afgegeven wordt door hoogenergetisch elektrisch geladen deeltjes. Deze deeltjes worden geproduceerd wanneer een neutrino interageert met een atoomkern (of bij hele hoge energieën, een elektron) en andere deeltjes gevormd worden, zoals een muon of een elektron. Er zijn drie soorten neutrino’s gekend: muonneutrino’s, elektronneutrino’s en tauneutrino’s.

Wat is kosmische straling?

Kosmische straling bestaat uit hoogenergetische geladen deeltjes die gecreëerd worden in het heelal en zich voortbewegen aan bijna de snelheid van het licht. Het zijn vooral atoomkernen, bv. protonen, maar ook elektronen, positronen en andere subatomaire deeltjes vormen kosmische straling. Wanneer deze deeltjes de atmosfeer binnendringen, interageren ze en produceren ze een regen aan secundaire deeltjes in de lucht. Sommige bereiken het oppervlak van de aarde, zoals de muonen en neutrino’s die in IceCube terechtkomen. Over het ontstaan en de eigenschappen van de hoogenergetische kosmische straling is weinig geweten, in het bijzonder over deze van extragalactische oorsprong. IceCube bestudeert beide door te zoeken naar hoogenergetische neutrino’s die gemaakt worden in dezelfde omgevingen waar ook de kosmische straling wordt geproduceerd, en door de muonen en neutrino’s te bestuderen die geproduceerd worden wanneer kosmische straling interageert in de atmosfeer.

Waarom zijn neutrino’s belangrijk?

Er zijn veel redenen waarom ze belangrijk zijn. Hoogenergetische neutrino’s die van buiten ons zonnestelsel komen, zijn ideale kosmische boodschappers. Ze bewegen zich voort in een rechte lijn en wijzen dus terug naar hun bron. Hun eigenschappen laten ons bovendien toe om de krachtige fysische processen te onderzoeken die ons universum hebben gecreëerd en haar extreme gebeurtenissen nog steeds van brandstof voorzien.

Wat zijn sporen in IceCube?

Wanneer een muonneutrino interageert in IceCube, wordt er een muon gecreëerd. Het muon beweegt zich voort door de detector en geeft langs haar traject licht af. Sporen (tracks) zijn deze lange lichtpatronen en vormen een rechte lijn.

Wat zijn muonen?

Muonen zijn geladen deeltjes, heel gelijkaardig aan elektronen maar ongeveer 200 keer zwaarder. Muonen in IceCube zijn relativistisch, wat betekent dat ze aan bijna de snelheid van het licht bewegen.

Hoe bepaal je of een muon gecreëerd is door een neutrino en niet door kosmische straling?

Terwijl neutrino’s door de aarde kunnen reizen, kunnen muonen dit niet. Muonen kunnen dus in IceCube terechtkomen via de hemel boven Antarctica, maar enkel muonen van neutrino’s kunnen vanuit het binnenste van de aarde IceCube bereiken. De neutrino-interacties in de aarde produceren een muon dat een signaal kan genereren in de IceCube-detector.

Wat zijn lawines?

Een lawine (cascade) is een lichtpatroon dat naar buiten beweegt in alle richtingen en sferische signalen produceert in de IceCube-detector. Een lawine is een signaal dat typisch geproduceerd wordt door een elektronneutrino, maar kan ook in andere interacties gemaakt worden. Wanneer een elektronneutrino een atoomkern raakt, verandert het in een elektron dat interageert in de detector en een regen aan deeltjes produceert. Deze bewegen aan een relativistische snelheid en zenden hetzelfde blauwe licht uit als muonen. Deze interageren echter heel snel op hun beurt en produceren op deze manier een sferisch lichtpatroon.

Wat betekenen de gekleurde bubbels in de IceCube-foto’s?

De gekleurde bubbels in de IceCube-signalen stellen de hoeveelheid licht voor en de tijdsvolgorde waarin het licht gedetecteerd is door de sensoren. Grotere bubbels betekenen dat er meer licht werd opgevangen. De kleur is gelinkt aan het verloop in de tijd, met veranderingen volgens de kleuren van de regenboog wanneer de tijd verstrijkt. Het start met rood voor de eerste detectie en eindigt met groen/blauw voor latere detectie.