In de wetenschap kom je soms voor grote verrassingen te staan. Tijdens een speurtocht naar de herkomst van kosmische deeltjes, hebben we min of meer per toeval een nieuwe methode ontdekt om een kijkje te nemen in onweerswolken.
Kosmische straling in onze atmosfeer
Kosmische deeltjes zijn elementaire deeltjes, zoals protonen, afkomstig van exploderende sterren en andere extreme processen in de kosmos. Met bijna de snelheid van het licht schieten ze door het heelal en als ze de aardatmosfeer raken, ontstaat een kettingreactie waarin miljoenen nieuwe deeltjes worden gecreëerd. Het proces is vergelijkbaar met de botsingen in the Large Hadron Collider van CERN, maar dan met een energie die honderden of zelfs miljoenen malen hoger ligt.
Samen met de Radboud Universiteit Nijmegen en de Rijksuniversiteit Groningen werk ik aan een nieuwe manier om kosmische deeltjes te detecteren. Wanneer ze uiteenvallen in de atmosfeer zenden ze een radioflits uit die we kunnen meten met LOFAR, een Nederlandse radio telescoop.
Een doorbraak voor bliksemonderzoek?
We wisten al geruime tijd dat de informatie in de radioflits verstoord is wanneer er onweerswolken boven LOFAR hangen. Tot voor kort meenden we dat deze data onbruikbaar was, maar Dr. Pim Schellart (RU Nijmegen) heeft als onderdeel van zijn doctoraatstudie laten zien dat de radioflitsen informatie bevatten over de richting en sterkte van de elektrische velden in de onweerswolk. Gia Trinh, een doctoraatstudent uit Groningen, is er zelfs in geslaagd het hele proces met de computer te simuleren.
Voor bliksemonderzoekers is dit prachtig nieuws. Hoe bliksemontladingen precies ontstaan is nog steeds niet bekend en om er achter te komen is het belangrijk de velden in een onweerswolk te meten. Dat gebeurt nu met vliegtuigen, ballonnen en raketten, maar die methoden zijn gevaarlijk en je meet maar een klein stukje van de wolk. Ook beïnvloedt het meetinstrument de meting. Kosmische deeltjes daarentegen doordringen wolken van boven tot onder met bijna de snelheid van het licht.
Er breken spannende tijden aan. Samen met bliksemonderzoekers van het Centrum voor Wiskunde en Informatica in Amsterdam werken we aan nieuwe modellen om de wisselwerking tussen onweerswolken en kosmische deeltjes te beschrijven. Wie weet liggen er nog meer verrassingen in het verschiet!
De resultaten werden op 24 april in Physical Review Letters gepubliceerd.
