Detectorbollen inpluggen op de zeebodem | Technisch Weekblad
Nieuws

Op de bodem van de Middellandse zee plaatsen onderzoekers lijnen met deeltjesdetectoren


Detectorbollen inpluggen op de zeebodem

Op een windstille zaterdagochtend in januari vertrekt het bijna 50 m lang schip Castor 02 van FOSELEV group de Zuid-Franse haven La Seyne-sur-Mer. De missie: twee detectie-eenheden plaatsen op de bodem van de Middellandse Zee, op 40 kilometer uit de kust bij Toulon. TW ging mee bij de te water lating. De detectie-eenheden gaan deel uitmaken van een neutrinotelescoop waarvan het Franse deel een oppervlak heeft van 250x250 m. 

Naast deze Franse locatie komt er een groter detectiegebied bij de Italiaanse kust. Samen zullen deze detectoren deeltjes meten in ruim een kubieke kilometer zeewater. Vandaar de naam: KM3NeT (kubieke kilometer NeutrinoTelescoop).

Een detectie-eenheid bestaan uit 18 bollen met 31 lichtdetectoren die vastgemaakt zijn aan twee 200 m lange lijnen. Deze dichtdetectoren, die de kern vormen de kern van KM3NeT, gaan speuren naar kleine lichtflitsjes in het zeewater die de aanwezigheid van neutrino’s verraden.

De lijnen worden met een anker vastgezet op de zeebodem. Dankzij een knalgele boei hangen ze verticaal in het water. Bij de Franse kust plaatsen onderzoekers op 2,5 km diep 115 van deze lijnen op 20 m afstand van elkaar.

Lastige neutrino’s
De KM3NeT detectoren meten neutrino’s: elementaire deeltjes die ontstaan tijdens kernreacties in de zon, als kosmische deeltjes op de atmosfeer knallen en tijdens heftige gebeurtenissen in het heelal, zoals exploderende sterren. Elke seconde vliegen er honderd miljard van deze deeltjes door een oppervlak ter grootte van je duim. Er is nog veel onbekend over neutrino’s, omdat ze lastig te meten zijn. Ze vliegen bijna ongemerkt overal doorheen.

Heel af en toe botst er een neutrino op een atoomkern. Daarbij ontstaat een deeltje dat een zwak lichtspoor achterlaat als het door water vliegt. Met de detectorbollen in de Middellandse Zee meten onderzoekers die lichtsporen om zo meer te leren over de neutrino’s. Hiermee hopen ze openstaande vragen uit de deeltjesfysica en over heftige gebeurtenissen in het verre heelal te beantwoorden.


Onderzeese stekkerdozen

Bollen met lichtdetectoren in de zee plaatsen is een flinke klus. Ze moeten bijvoorbeeld bestand zijn tegen een druk van ongeveer 250 tot 350 bar. En de informatie moet doorgegeven worden aan het onderzoekscentrum aan de kust. Langs de bollen loopt daartoe een plastic buisje met een glasvezel- en een stroomkabeltje. Dit transport het gemeten signaal en voorziet de benodigde elektronica van stroom. Om de druk aan te kunnen is het buisje gevuld met olie.

Naast de lijnen komen op de bodem 6 knooppunten, een soort stekkerdozen waar de detectorlijnen en de verbinding naar de kust op aangesloten worden. De eerste stekkerdoos staat inmiddels op de zeebodem.

Duikrobot op pad
Voor het te water laten van de vijfde en de zesde detectie-eenheden vertrokken twee schepen. Aan boord van de Castor 02: de akoestische locatieapparatuur van iXblue dat zorgt dat de detectorlijnen op de juiste plek komen en de twee detectielijnen. De lijnen zitten om een groot, bolvormig frame gewikkeld, om knopen te voorkomen.

Het tweede schip is een catamaran van het Franse bedrijf Comex, die de benodigde duikboot en diens bestuurders inbrengt.

Volgens planning gaat de eerst detectielijn zaterdagmiddag te water. Normaal zakt hij in 2 uur naar de bodem, maar die zaterdag blijft hij op circa 1 km diepte hangen. Hij moet wachten op de duikrobot die kuren heeft. Pas de volgende dag bereiken de lijn en de werkende robot de bodem.

Aangekomen steekt de duikrobot de stekker van de detectorlijn in het onderzeese stopcontact. Dan trekt hij een slim ontworpen touwtje los dat het uitrollen van de lijn in gang zet. Dit alles gaat traag tempo. Het besturen van een robot op 2,5 km diep is complex. De onderzoekers en ingenieurs kijken ondertussen gespannen mee naar de camerabeelden van de robot. Er klinkt gelaten geklap zodra de lijn afrolt. In ongeveer een halfuur drijft het lege frame naar het oppervlak waar de Castor 02 hem oppikt. Klaar voor de volgende lijn.

Op maandagmiddag zijn de twee lijnen geplaatst. Een dag later komen de eerste deeltjesdetecties al binnen. Zelfs met zes lijnen kan KM3NeT al bescheiden metingen doen. Nog 109 detectie-eenheden te gaan. In 2024 moet de Frans locatie compleet zijn.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu 2 gratis proefnummers TW