Terwijl je dit leest, vliegen er duizenden deeltjes uit de ruimte door je lichaam

Heb je ooit 's nachts naar de sterrenhemel gekeken en je afgevraagd wat er eigenlijk allemaal op ons neerregent vanuit al die gewelddadige gebeurtenissen daarboven? Vooraf verklappen: veel meer dan je denkt.

Dit vind ik echt verbazingwekkend. Op dit moment, precies nu terwijl jij dit leest, strijken duizenden piepkleine deeltjes uit de ruimte door je lichaam. Je kunt ze niet zien, niet voelen, niet horen. Ze zijn er gewoon — stil door alles heen zoevend.

Deze deeltjes heten muonen, en ze ontstaan wanneer kosmische straling — ongelooflijk energierijke deeltjes die worden uitgebraakt door supernova’s en andere kosmische rampen — tegen atomen in de hoge lagen van onze dampkring botsen. Die botsing creëert een shower van nieuwe deeltjes, waaronder muonen die dwars door de atmosfeer kunnen reizen, door muren, door gesteente, en ja, door jou — zonder ook maar enige schade aan te richten.

Best gek, toch?

Het probleem met het ondetecteerbare

Wetenschappers weten al decennialang van muonen. En ze hebben ze zelfs gebruikt voor behoorlijk coole toepassingen — zoals in 2016, toen onderzoekers muonendetectietechnologie gebruikten om een verborgen gang binnen de Grote Piramide van Gizeh te ontdekken. Ja, we vonden een geheime kamer in een van de antieke wereldwonderen, met behulp van deeltjes uit de ruimte.

Maar hier zit de crux. Traditionele muonendetectoren zijn... laten we zeggen, niet bepaald gebruiksvriendelijk. We hebben het over rekken vol elektronica ter grootte van een kleine boekenkast, met een flink prijskaartje en de nodige expertise om ze te bedienen.

Dat levert twee flinke problemen op:

1. Onderzoekers worden beperkt in welke experimenten ze kunnen doen
2. Studenten krijgen zelden praktische ervaring met deze fascinerende fysica

Het is moeilijk om enthousiast te raken over deeltjesfysica als de apparatuur lijkt te horen in een computerruimte uit de jaren tachtig.

Ontmoet CosmicWatch: de kleine detector die het verschil maakt

Enter Spencer Axani, natuurkundeprofessor aan de Universiteit van Delaware, die besloot het script om te gooien.

Axani en zijn team ontwikkelden CosmicWatch — een muonendetector ter grootte van een doosje crackers. En hier komt het: je kunt hem bouwen voor ongeveer 100 dollar.

Het apparaat is prachtig eenvoudig. Het flitst en telt wanneer een muon erdoorheen vliegt. Je kunt de data opslaan en later analyseren. Het is draagbaar, betaalbaar, en het heeft de hele boel op zijn kop gezet.

"CosmicWatch-detectoren stellen ons in staat om veel meer fysica te doen, tegen aanzienlijk lagere kosten, in een compacte en draagbare vorm. Dat opent de deur naar veel nieuwe soorten experimenten en outreach-mogelijkheden." — Spencer Axani

Van Antarctica naar de klaslokaal

Het verhaal wordt nog mooier. Axani creëerde CosmicWatch oorspronkelijk in 2017, toen hij promovendus was aan MIT. Zijn oorspronkelijke doel? Een compacte detector bouwen voor het IceCube-observatorium in Antarctica — dat enorme ondergrondse neutrinodetector, begraven onder ruim anderhalve kilometer ijs.

De technologie ontwikkelde zich verder. Axani besefte dat dezelfde principes de deeltjesfysica toegankelijk konden maken voor iedereen, van middelbare scholieren tot burger-wetenschappers.

Tegenwoordig assembleren studenten aan de UD deze detectoren zelf. Ze leren over snelle elektronica, ontwerpen hun eigen experimenten, en krijgen daadwerkelijk de kosmische deeltjes "te zien" in real time. Hoe vet is dat?

Waarom dit belangrijker is dan je misschien denkt

Oké, ik weet wat je misschien denkt. "Leuk, maar waarom zou ik dit moeten interesseren?"

Hierom: muonen kunnen ons meer vertellen over een van de krachtigste gebeurtenissen in het universum — supernova’s, gammaflitsers, blazars. Door muonen te meten, kunnen wetenschappers eigenschappen van de oorspronkelijke kosmische straling achterhalen, waaronder de energie, de massa, en waar het vandaan kwam.

En raad eens? Muonen hebben Einstein's speciale relativiteitstheorie daadwerkelijk helpen bevestigen! In de jaren veertig vormden metingen van deze deeltjes een van de eerste experimentele bewijzen voor relativiteit. Niet slecht voor iets wat je niet eens kunt zien.

Wat is de volgende stap voor CosmicWatch?

De nieuwste versie (CosmicWatch 3.0) is recentelijk uitgekomen, en hij is capabeler dan ooit. De nieuwe detector kan zijn omgeving monitoren, hoge stralingsniveaus aan, en data sneller verzamelen.

Onderzoekers gebruiken CosmicWatch inmiddels ook in serieuze experimenten. Het wordt ingezet om grootschalige donkere-materie-detectoren te ijken, en zelfs in experimenten die zoeken naar de mysterieuze deeltjes die donkere materie zouden kunnen vormen.

En hier wordt het echt spannend: wetenschappers werken aan een versie die kosmische straling kan meten aan boord van raketten en ruimtevaartuigen. Stel je voor wat we zouden kunnen ontdekken met een betaalbare, draagbare deeltjesdetector die door de ruimte zweeft!

Wat is de moraal van het verhaal?

Dit raakt me het meest aan dit verhaal. Decennialang was het bestuderen van kosmische deeltjes opgesloten achter dure apparatuur en gespecialiseerde kennis. Nu democratiseert een apparaat van 100 dollar, kleiner dan een cornflakesdoos, de fysica op een manier die we nooit eerder hebben gezien.

De volgende grote ontdekking over ons universum zou wel eens kunnen komen van een middelbare scholier met een CosmicWatch in de schuur. En eerlijk? Ik zou er niet op inzetten dat het niet gebeurt.