Jaarboek no. 89. 2010/2011 - Koninklijke Maatschappij voor ...

Natuurkundige voordrachten I Nieuwe reeks 89
LOFAR: op zoek naar de snelste deeltjes in het heelal vanaf Drentse terpen
106
telescopen, waarmee de inslag in de atmosfeer
gereconstrueerd wordt. Door het grote oppervlak
(3000 km2 ) kan men deeltjes tot de hoogste energie
detecteren; LOFAR heeft echter een veel hogere
antennedichtheid waardoor de radio-emissie in
meer detail bestudeerd kan worden.
Binnen het Pierre Auger observatorium wordt
ook, vooralsnog op kleinere schaal, geëxperimenteerd
met radio-detectie; hiervoor staat inmiddels
een twintigtal antennes opgesteld.
Van de radiodetectie wordt verwacht dat deze
vooral uitblinkt in het bepalen van de energie, en
van de hoogte waarop de productie van secundaire
deeltjes maximaal is. Deze laatste verschilt per type
deeltje.
Radiodetectie van kosmische
straling met LOFAR
We kunnen het signaal van elke antenne in realtime
onderzoeken op korte pulsen, waarvan de
aankomsttijden doorgegeven worden aan een computer
op het station.
Via deze aankomsttijden kan a priori de richting
geschat worden, zodat we onderscheid kunnen ma-
ken tussen menselijke stoorbronnen en signalen uit
de lucht. De meeste stoorbronnen komen uiteraard
vanaf de grond; dit is bijvoorbeeld vaak schrikdraad
van boerderijen in de omgeving. Ziet een signaal
er na deze analyse kansrijk uit, dan sturen we het
naar een opslaglocatie in Groningen. Dit kan, omdat
alle radiosignalen 1.3 seconden lang opgeslagen
worden in geheugenmodules. Verdere data-analyse
wordt dan later offline uitgevoerd. Het hele proces
werkt onafhankelijk van andere astronomische observaties
en kan dus parallel plaatsvinden.
In de binnenste ring van LOFAR is bovendien een
set van 20 scintillatiedetectors geplaatst, die de
stroom geladen deeltjes van de air shower direct
kan detecteren. Dit dient als extra trigger om radiodata
van kosmische straling te verkrijgen. Hiermee
zijn in juni 2011 de eerste kosmische stralen opgevangen.
Een voorbeeld is te zien in fig. 5. Dit is een schematische
afbeelding van de superterp-ring, met daarin
de 6 LOFAR-stations. Elk bolletje geeft de puls-sterkte
op 1 antenne aan, groter is sterker. De aankomsttijd
wordt weergegeven door de kleur (grijstint). De
relatieve aankomsttijden worden gebruikt om de
Figuur 5
Weergave van de radiopuls
behorend bij de inslag van 1
kosmisch deeltje. Voor elke
antenne wordt de pulssterkte
weergegeven door een bolletje
(groter is sterker). De vijfhoeken
geven de deeltjesdetectors aan
(hoe groter hoe meer deeltjes
opgevangen). De kleur (grijstint)
geeft de relatieve aankomsttijd
aan. Het kruisje en de stippellijn
geven resp. het midden
(maximum) van de air shower
aan, en de aankomstrichting
zoals bepaald m.b.v. de
deeltjesdetectors.