Dieder Van den Broeck, onderzoeker aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB), verdedigde met succes zijn doctoraat in de fysica, getiteld Signal Propagation in the Simulation of Radio Emission from Particle Cascades. Zijn onderzoek biedt een vernieuwend perspectief op hoe radiosignalen gebruikt kunnen worden om ultrahoog energetische kosmische deeltjes te detecteren.
“Wanneer een kosmisch deeltje op aarde een interactie ondergaat, kan het een lawine van secundaire deeltjes veroorzaken”, legt Van den Broeck uit, “en tijdens dat proces ontstaat radiostraling die we met behulp van antennes kunnen detecteren.” Het nauwkeurig simuleren van die radiosignalen is cruciaal om de oorsprong en aard van de deeltjes te achterhalen.
De kern van Van den Broecks doctoraat ligt in de manier waarop signalen zich voortplanten in de simulatieomgeving. “In de meeste modellen werd aangenomen dat radiosignalen zich volgens een simplistisch pad voortbewegen”, zegt hij, “maar in werkelijkheid speelt het medium waarin de straling zich voortplant een belangrijke rol in de simulatie van radiosignalen van deeltjeslawines.”
Door die fysische nuances in rekencodes op te nemen, wist Van den Broeck de nauwkeurigheid van bestaande simulatiemethodes te toetsen en waar nodig te verbeteren. Eveneens maakte de resultaten van het onderzoek het mogelijk om nieuwe simulaties te ontwikkelen voor deeltjeslawines die zich uitstrekten over verschillende natuurlijke materialen.
Zijn onderzoek draagt rechtstreeks bij aan internationale experimenten zoals ARA (Askaryan Radio Array) en RNO-G (Radio Neutrino Observatory in Greenland), waar radiosignalen in poolijs worden gebruikt om sporen van kosmische neutrino’s op te vangen. “Het uiteindelijke doel is om het universum te observeren aan de hand van kosmische deeltjes, zoals neutrino’s”, zegt Van den Broeck, “En dat vereist een nauwkeurige meting van die deeltjes hier op aarde.”
Met zijn doctoraat levert Van den Broeck een belangrijke bijdrage aan de detectie van enkele van de meest mysterieuze deeltjes in het heelal, en bouwt hij mee aan de toekomst van astrodeeltjesfysica.
De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in toonaangevende tijdschriften. Enkele relevante publicaties in het kader van zijn doctoraat vind je hier: https://orcid.org/0000-0002-4442-6690
Meer info:
Dieder Van den Broeck: Dieder.Jan.Van.Den.Broeck@vub.be; +32 476 91 73 41