NASA's PUEO-ballon bereikt operationele hoogte voor neutrino-detectie

De tweede wetenschappelijke ballonvlucht van NASA's Antarctische campagne, de Payload for Ultrahigh Energy Observations (PUEO)-missie, heeft zijn operationele zweefhoogte succesvol bereikt. De lancering vond plaats op zaterdag 20 december 2025, nabij het McMurdo Station van de U.S. National Science Foundation op de Ross Ice Shelf. Momenteel opereert de ballon op ongeveer 120.000 voet diep in de stratosfeer, een hoogte die door stabiele polaire winden ideaal is voor dit type langdurige missie.

De PUEO-missie is specifiek ontworpen om de radiosignalen te detecteren die ontstaan wanneer ultra-energieke neutrino's uit de ruimte het Antarctische ijs raken. Deze deeltjes dragen cruciale informatie over gewelddadige astrofysische fenomenen, zoals de vorming van zwarte gaten en de samensmelting van neutronensterren. Daarnaast zal PUEO ook zoeken naar radiosignalen van de luchtregens van ultra-hoge-energie kosmische straling in de atmosfeer. De PUEO-payload, geplaatst in de gondel, is uitgerust met radiofrequentie (RF)-ontvangers die de RF-emissies meten die ontstaan wanneer neutrino's door het ijs bewegen, een fenomeen bekend als het Askaryan-effect.

Deze onderneming is van belang omdat het de eerste ballonlancering van NASA is binnen het Astrophysics Pioneers-programma, dat aansprekende wetenschap ondersteunt tegen lagere kosten dan een ruimtevlucht. De PUEO-instrumentatie bouwt voort op de ervaring van de eerdere ANITA-missie, maar implementeert geavanceerde filteringstechnieken om een verbetering van een orde van grootte in gevoeligheid te realiseren. Dr. Abigail G. Vieregg van de Universiteit van Chicago is de Principal Investigator voor het PUEO-project. De metingen zijn het meest effectief bij energieën boven de 1 EeV, waarmee de gegevens van gronddetectoren zoals IceCube, die zich richten op lagere energieën, worden aangevuld.

De missie, die in februari 2021 van start ging, is een van de eerste in het Pioneers-programma met een kostenplafond van $20 miljoen en een beoogde levensduur van vijf jaar. De lancering vindt plaats vanaf de Long Duration Balloon Facility nabij McMurdo Station, beheerd door het NASA Columbia Scientific Balloon Facility (CSBF). De algemene Antarctische Long-Duration Balloon-campagne van 2025 ondersteunde ook de GAPS-missie (General AntiParticle Spectrometer), geleid door Columbia University, die zich richt op het opsporen van antimaterie-deeltjes gerelateerd aan donkere materie. De ballonnen die in deze campagne worden gebruikt, zijn zero-pressure ballonnen, ontworpen voor langdurige vluchten door de constante zonneschijn en stabiele polaire windpatronen.

Met zijn dubbele aantal kanalen ten opzichte van ANITA en de implementatie van een phased array trigger, zal de PUEO-missie een wereldwijd toonaangevende gevoeligheid bereiken voor de hoogste energieën van neutrino's. Dit onderzoek is essentieel om de aard van de meest energetische astrofysische bronnen in het heelal te beperken.