Ze razen mogelijk met hoge snelheid door het heelal, zijn zwaar, compact en… nog nooit geobserveerd. Strangelets, ook wel nuclearieten genoemd. Nu is er voor het eerst goed naar gezocht.
Strangelets bestaan uit subatomaire deeltjes. Ze bevatten gelijke hoeveelheden up-, down- en strange-quarks. De protonen en neutronen in onze atoomkernen bestaan ook uit up- en down-quarks. Strange-quarks komen voor in deeltjes die je vindt in kosmische straling of in de deeltjesversneller LHC bij CERN in Genève.
In 1984 stelden theoretische fysici het bestaan van strangelets voor. Tot nu toe zijn ze nog nooit waargenomen. Maar er was ook nog niet uitgebreid naar gezocht. Een internationale onderzoeksgroep is daar nu wel mee begonnen, door te kijken naar meteoormetingen.
Er is meer onderzoek nodig naar het effect van ruimtevaart op het brein
Om veilig te ruimtereizen, moeten we in beeld krijgen hoe een leven zonder aardse zwaartekracht de hersenen beïnvloedt, stelt Elisa Raffaella Ferrè.
Qua samenstelling en grootte lijken strangelets, of nuclearieten, op atomen, maar hun massa is beter te vergelijken met veel grotere objecten. Zo zochten de fysici tijdens hun onderzoek naar objecten van 100 gram tot 100 kilogram. Niet echt de massa waar je aan denkt bij iets ter grootte van een piepklein atoompje.
Strangelets in de atmosfeer
Deze vreemde, compacte materie zou kunnen ontstaan vlak na de oerknal, door botsingen van energierijke kosmische deeltjes of in neutronensterren. Er kunnen dus talloze nuclearieten door het heelal razen.
De theoretische fysici Alvaro De Rujula en Sheldon Lee Glashow hebben nu berekend wat er zou gebeuren als deze brokstukjes door de aardatmosfeer zouden suizen. Ze toonden aan dat de nuclearieten daarbij botsen met de aanwezige moleculen en een lichtspoor achterlaten, vergelijkbaar met dat van meteoren, de lichtsporen die ontstaan wanneer een stuk steen de aardatmosfeer binnendringt. Dat betekent dat je het bestaan van nuclearieten kunt aantonen door te kijken naar hemelobservaties waar lichtsporen op voorkomen.
Maar stangelets zijn niet de enige verschijnselen die lichtsporen achterlaten in de atmosfeer. Meteoren doen dit dus ook, evenals energierijke kosmische deeltjes. Gelukkig heeft elk lichtspoor kenmerken waaraan de veroorzaker te herkennen is. Zo zijn sporen van nuclearieten langer en van een meer constante helderheid van die van meteoren. En kosmische deeltjes bewegen sneller door de atmosfeer dan nuclearieten en zenden daarbij vooral uv-licht uit.
Speuren naar lichtsporen
De onderzoeksgroep deed een eerste poging om de herkenbare lichtsporen van nuclearieten te vinden in oude metingen. Ze spitten daarvoor observaties door van de Pi of the Sky-detectoren bij telescopen in Chili en Spanje.
Deze opnamen waren niet genomen met de zoektocht naar nuclearieten in het achterhoofd. Daarom bleek meteen dat 50 procent niet bruikbaar is. In de overgebleven beelden vonden de onderzoekers 36.000 lichtsporen. Verreweg de meeste waren terug te leiden tot bekende meteoren of satellieten. Uiteindelijk hielden ze 20 ongeïdentificeerde lichtsporen over.
‘Bijna alle van de 20 resterende sporen zijn korter dan 500 pixels, terwijl we voor de nuclearieten een bijna vlakke verdeling verwachten over alle mogelijke spoorlengtes’, legt Lech Piotrowski van het Japanse onderzoeksinstituut RIKEN uit. ‘Deze kandidaten zijn dus hoogstwaarschijnlijk ook satellieten of meteoren.’
Hoewel ze geen nucleariet-kandidaten gevonden hebben, kunnen de resultaten wel bijdrage aan vervolgonderzoek. Ze plaatsen een limiet op het maximale aantal strangelets dat de atmosfeer van de aarde bezoekt. Als het er veel waren, dan waren ze immers terug te vinden geweest in deze beperkte observaties. De volgende stap is satellietobservaties. Vanuit een baan om de aarde kan namelijk een veel groter deel van de atmosfeer bekeken worden.