Het spookdeeltje dat een raadsel opwierp

Op 13 februari 2023 ving een detector op de zeebodem iets wat niemand verwachtte: een neutrino met een energie van 220 PeV. Dat is een record. Het vorige record lag tien keer lager.

De detector, KM3NeT/ARCA, lag nog maar voor tien procent klaar. En toch ving hij dit extreem energierijke deeltje op.

Waar komt het vandaan?

Neutrino’s laten bijna geen spoor achter. Geen licht, geen radiogolven, geen gammastraling. Dus waar kwam dit ene deeltje vandaan?

Onderzoekers vermoeden dat de bron niet één object is, maar een hele verzameling sterrenstelsels. Specifiek: blazars.

Wat is een blazar?

Een blazar is de kern van een sterrenstelsel met een superzwaar zwart gat in het midden. Uit dat gat schieten twee bundels plasma met bijna de lichtsnelheid de ruimte in. Staat zo’n bundel toevallig recht op de aarde gericht? Dan heet het een blazar.

Deze objecten zijn zeldzaam, maar extreem krachtig. Ze zouden de bron kunnen zijn van de zwaarste neutrino’s die we kennen.

Computersimulaties als bewijs

De wetenschappers bouwden een model van duizenden blazars verspreid door het universum. Ze keken naar twee belangrijke factoren: hoeveel energie de protonen meekrijgen en hoe steil hun energiespectrum verloopt.

Uit elke simulatie rolde zowel een voorspelling voor neutrino’s als voor gammastraling. Beide kwamen verrassend goed overeen met wat telescopen en detectoren al eerder hadden gemeten.

Wat we níét zagen, zegt ook iets

IceCube, de bekende neutrino-detector in Antarctica, heeft nog nooit zo’n zwaar neutrino gezien. Dat klopt met het model: zulke deeltjes zijn zeldzaam. Ook de hoeveelheid gammastraling die Fermi heeft gemeten, past precies bij wat de blazars zouden produceren.

Het bewijs zit dus niet alleen in wat we wel zien, maar ook in wat we níét zien.

Wat dit betekent

Eén neutrino is nog geen bewijs. Maar als je meerdere puzzelstukjes combineert — zeldzaamheid, ontbrekende signalen, gemeten gammastraling — dan wordt het beeld scherper.

KM3NeT/ARCA wordt nog groter. Wie weet vangt de detector dan nog meer van deze kosmische boden. En misschien ontdekken we dan écht waar de zwaarste neutrino’s vandaan komen.