60 jaar oude fysicavoorspelling komt uit: universum spuugt deeltjes uit met enorme energie

Ons universum spuugt deeltjes uit met energieën die wij op aarde nooit zouden kunnen bereiken. Dat blijkt uit onderzoek van de VUB-groep astrodeeltjesfysica, waarvan de resultaten in het gerenommeerde tijdschrift Nature gepubliceerd werden. Daarmee is een 60 jaar oude fysicavoorspelling realiteit geworden.

In 1960 voorspelde Nobelprijswinnaar Sheldon Glashow een proces binnen het Standaardmodel, het belangrijkste model van de deeltjesfysica. De theorie beschrijft de interactie van een antineutrino (spookachtige subatomaire deeltjes, onder meer afkomstig uit de meest extreme omgevingen in het heelal) met een elektron waarbij een nieuw deeltje geproduceerd wordt. Maar geen enkele deeltjesversneller op aarde is in staat dit proces te laten plaatsvinden, omdat dit extreem hoge deeltjesenergie vraagt.

Het IceCube Neutrino Observatorium, een enorme telescoop die in de gletsjer van Antarctica is ingegraven, heeft nu echter waargenomen dat er in ons universum toch natuurlijke versnellers zijn. Er werd een (anti)neutrino ontdekt dat vanuit de ruimte naar de aarde raasde en 6,3 peta-elektronvolts (PeV) aan energie vervoerde. Diep in de ijskap op de Zuidpool botste het tegen een elektron en produceerde een deeltje dat snel verviel in een douche van secundaire deeltjes.

Energieën die onmogelijk op aarde kunnen worden gemaakt

IceCube had daarmee de Glashow-resonantie waargenomen, het fenomeen dat in 1960 werd voorspeld door de Nobelprijswinnaar. Daarmee is bewezen dat er in ons universum wel degelijk natuurlijke versnellers zijn. Superzware zwarte gaten in de centra van melkwegstelsels en andere extreme kosmische gebeurtenissen kunnen deeltjes opwekken met energieën die onmogelijk op aarde kunnen worden gemaakt.

"Dit toont duidelijk het belang van de astrodeeltjesfysica bij fundamenteel onderzoek op de hoogste energieschalen", aldus Nick van Eijndhoven, leider van de VUB-groep astrodeeltjesfysica. "En niet enkel dat: de technologieën die voor dergelijk onderzoek ontwikkeld worden, zoals dataverwerking of radiotechnologie, vinden hun toepassing in de hele maatschappij."