VUB-onderzoeker test nieuwe methode om neutrino’s te detecteren met radartechnologie
Enrique Huesca Santiago heeft in het kader van zijn doctoraat aan de VUB, met als titel Het begrijpen van het radarsignaal van hoogenergetische deeltjeslawines: Een macroscopische beschrijving van het radarsignaal, meegewerkt aan de ontwikkeling van een gloednieuw simulatiepakket van radarverstrooiing van neutrinosporen in poolijs. Zijn PhD-project maakte deel uit van de Radar Echo Telescope (RET)-samenwerking, dat een nieuwe generatie van neutrinodectectoren wil testen en introduceren. Zoals de naam al zegt, wil de RET radartechnieken gebruiken om poolijs te monitoren op zoek naar neutrinosignalen.
Een van de huidige doelen van astrodeeltjesfysica is om de meest energieke deeltjes te vinden - inclusief de meest energieke neutrino's - omdat wetenschappers geloven dat die worden geproduceerd door de krachtigste bronnen in de kosmos. De astrofysicagroep, verbonden aan het Inter-University Institute For High Energies (IIHE - VUB/ULB) richt zich op het detecteren van precies die deeltjes die uit de ruimte komen. “Ze omvatten omvatten kosmische straling, gammastralen en neutrino's”, zegt Huesca Santiago. “Met een geschiedenis van maar honderd jaar stelt de astrodeeltjesfysica ons in staat om bewijs te verzamelen van de kosmische gebeurtenissen die plaatsvinden in het heelal, in het bijzonder die gebeurtenissen die niet gezien kunnen of zouden kunnen worden met de traditionele, optische telescopen. Die aanvullende - en cruciale - informatie helpt ons om het begrip van het heelal te verbeteren. Vragen als hoe en waar die deeltjes worden geproduceerd behoren tot de huidige grote uitdagingen in ons vakgebied. Het detecteren van die energetische deeltjes als ze de aarde bereiken is de sleutel tot het beantwoorden van die vragen.”
De energie van die neutrino’s overtreft verreweg alles wat op aarde geproduceerd kan worden in elementaire deeltjes. Ze worden gemaakt in zeer extreme omgevingen, die tot op de dag van vandaag nog steeds een mysterie zijn voor ons. “De grootste uitdaging bij het detecteren van die deeltjes is hun zeldzaamheid”, zegt kersvers doctor in de Fysica Huesca Santiago, die zijn onderzoek deed aan het IIHE, de astrofysicagroep aan de VUB. “Ze vormen niet alleen een kleine subset van alle astrodeeltjes die worden geproduceerd, maar ze zijn naar verwachting ook afkomstig van buiten ons melkwegstelsel en moeten dus ver reizen om ons te bereiken. Dat betekent dat de detectie van energetische astrodeeltjes grootschalige experimentele projecten vereist, waarbij grote oppervlakken (tot duizenden vierkante kilometers) van de aarde in over het algemeen afgelegen gebieden (om menselijke inmenging tot een minimum te beperken) gedurende lange perioden (in de orde van jaren) in de gaten worden gehouden.”
Huesca Santiago was voor zijn doctoraat betrokken bij de detectie van neutrino's met ultrahoge energie. “Neutrino's zijn de meest ongrijpbare van de astrodeeltjes. Ze kunnen alleen worden gedetecteerd wanneer ze interageren terwijl ze dichte materie doorkruisen, dat wil zeggen vloeibaar water (zeewater) of vast water (ijs), in tegenstelling tot de atmosfeer van de aarde. Huidige experimenten, zoals de IceCube Neutrino Telescoop in Antarctica, monitoren een kubieke kilometer poolijs, ruwweg een miljard ton ijs, om gemiddeld één ultra-hoog-energetisch deeltje per jaar te zien. Naast de betrokkenheid van onze groep bij IceCube, onderzoeken we momenteel ook nieuwe technieken om extreem hoog-energetische neutrino's bij nog hogere energieën te detecteren met behulp van radartechnieken. Die R&D-inspanningen worden momenteel geleid door Belgische projecten, in samenwerking met vele andere onderzoekers wereldwijd.”
Met het resultaat van zijn werk worden nu nieuwe studies uitgevoerd om de levensvatbaarheid van het idee te bestuderen. “Ik heb bijgedragen aan de ontwikkeling van het eerste prototype, een kleinschalig pathfinder-experiment genaamd RET-CR, en heb geholpen bij de eerste inzet in de Groenlandse ijskap in 2023.”
Huesca Santiago zet nu zijn onderzoek verder in het DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) in Zeuthen (Duitsland).
Meer info:
Enrique Huesca Santiago: +34 6 55 85 76 00
Krijn de Vries +32 470 62 05 87
Frans Steenhoudt
