27 juli 2021

Zijn de IceCube-neutrino’s afkomstig van donkere materie?

Zo werkt IceCube. Ter vergelijking is de Eiffeltoren rechtsonder te zien.

Zo werkt IceCube. Ter vergelijking is de Eiffeltoren rechtsonder te zien. Credit:  IceCube collaboration

Enkele maanden terug werd bekend gemaakt dat met de reusachtige IceCube-detector in de Zuidpool – 86 lange kabels met 5160 optische sensoren, 60 per kabel, gestopt in een blok ijs van 1 kubieke kilometer – neutrino’s uit de ruimte waren gedetecteerd, eerst twee kosmische neutrino’s, die ‘Bert en Ernie’ waren genoemd en daarna nog een verzameling neutrino’s. Dit waren de eerste neutrino’s vanuit de ruimte die ooit zijn gedetecteerd ná de detectie van 24 neutrino’s op 24 februari 1987, welke afkomstig waren van SN1987A, een supernova die plaatsvond in de Grote Magelhaense Wolk, een begeleidend dwergsterrenstelsel van de Melkweg, 167.000 lichtjaar van ons verwijderd. Opvallend is dat alle door IceCube gedetecteerde neutrino’s veel energie hebben: die van Bert en Ernie is ongeveer 1 peta electronvolt (10^15 electronvolt), de overige  neutrino’s hadden iets minder energie, enkele tientallen tera electronvolt (10^12 eV). Een team sterrenkundigen onder leiding van Pasquale Serpico (Universiteit van Savoy in Annecy-le-Vieux, Frankrijk) denkt nu dat het gebrek aan minder energierijke neutrino’s wijst op donkere materie als bron van de neutrino’s.

Zo gloeiden de sensoren van IceCube op toen neutrino Bert langskwam

Zo gloeiden de sensoren van IceCube op toen neutrino Bert langskwam. Credit:  IceCube collaboration

In dit wetenschappelijke artikel rekenen ze uit dat deeltjes donkere materie met een massa van 1 PeV kunnen annihileren – d.w.z. met elkaar in botsing kan komen – en dat ze daarna direct kunnen vervallen in neutrino’s met eenzelfde energie (massa is energie, zoals we weten) of in andere deeltjes, die op hun beurt in neutrino’s vervallen met energieën van enkele tientallen TeV, precies de neutrino’s die met IceCube zijn gezien. Op deeltjes donkere materie – WIMP’s genoemd, weakly interactive massive particles – wordt overal in de wereld bij talloze experimenten gejaagd en meestal zijn de aanwijzingen dat ze relatief licht zijn, enkele giga electronvolt, zoals SuperCDMS in april dit jaar nog liet zien. WIMP’s van 1 PeV zijn zwaar, maar theoretisch staat niets het bestaan ervan in de weg. Het zou ook kunnen zijn dat er zowel zware als lichte WIMP’s voorkomen, maar theoretici zijn meestal gecharmeerd van eenvoudige modellen, met maar één variant, dus licht óf zwaar. Met IceCube worden nieuwe waarnemingen gedaan aan neutrino’s en daarmee hoopt men duidelijkheid te krijgen over de vraag of ze altijd zo zwaar zijn of dat ze ook in lichtere versies voorkomen. Bron: New Scientist.

Laat wat van je horen

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.