Ze zijn overal, maar je ziet ze nooit. Triljoenen ervan vliegen op dit moment door je heen, maar je kunt ze niet voelen. Deze spookdeeltjes worden neutrino's genoemd en als we ze kunnen vangen kunnen ze ons meer vertellen over de verste uithoeken en de meest extreme streken van het heelal. Neutrino's zijn elementaire deeltjes, wat wil zeggen dat ze niet zoals atomen verder opgesplitst kunnen worden. Elementaire deeltjes zijn de kleinst bekende bouwstenen van alles in het heelal en het neutrino behoort nog tot de allerkleinste daarvan. Met een miljoen keer minder massa dan elektronen kunnen neutrino's door materie vliegen zonder invloed van magnetische velden. Ze reageren zelfs zelden met iets anders. Dat betekent dat ze door het heelal kunnen reizen in een rechte lijn voor miljoenen of zelfs miljarden jaren en informatie kunnen meedragen over hun herkomst. Waar komen ze dan vandaan? Eigenlijk van overal. Ze worden geproduceerd in je lichaam door het radioactieve verval van kalium. Kosmische stralen die botsen op atomen in de atmosfeer creëren een stortvloed aan neutrino's. Ze worden geproduceerd door kernreacties in de zon en door radioactief verval binnenin de aarde. En we kunnen ze genereren in kernreactoren en deeltjesversnellers. Maar de meest energierijke neutrino's ontstaan ver weg in de ruimte in streken waarover we heel weinig weten. Iets daarginds, misschien supermassieve zwarte gaten, of misschien een of andere nog onbekende kosmische dynamo, versnelt kosmische straling tot energie die een miljoen keer groter is dan al wat door mensen gebouwde versnellers ooit hebben bereikt. Deze kosmische stralen, waarvan de meeste protonen zijn, reageren woest met de materie en straling rondom hen. Daardoor creëren ze hoogenergetische neutrino's, die zich verspreiden als kosmische broodkruimels, welke ons meer kunnen vertellen over de locaties en het inwendige van de krachtigste kosmische drijfveren. Tenminste, als we ze kunnen vangen. De beperkte interacties van neutrino's met andere materie maken er prima boodschappers van, maar het maakt ze ook enorm moeilijk om te ontdekken. Eén manier is om een grote hoeveelheid doorzichtig materiaal in hun baan plaatsen en te wachten tot een neutrino zich toont door met een atoomkern te botsen. Dat is wat er gebeurt in de IceCube op Antarctica, de grootste neutrino-telescoop ter wereld. Hij is gevestigd binnen een kubieke kilometer ijs dat gezuiverd is door de druk van ijs en sneeuw die zich duizenden jaren hebben opgestapeld, waardoor het nu een van de helderste vaste lichamen op aarde is. Hoewel het vol boorgaten zit met meer dan 5.000 detectoren, zullen de meeste kosmische neutrino's die erdoor racen geen sporen achterlaten. Maar ongeveer tien keer per jaar botst een hoogenergetische neutrino op een ijsmolecule, waardoor vonken geladen subatomische deeltjes afgeschoten worden die sneller door het ijs reizen dan licht. Zoals een vliegtuig dat de snelheid van het geluid overschrijdt een supersonische knal produceert, laten deze superluminaal geladen deeltjes een kegel van blauw licht achter, eigenlijk een fotonische knal. Dat licht verspreidt zich door IceCube, waarbij het sommige detectoren raakt, meer dan 1,6 km onder het oppervlak. Fotomultiplicatorbuizen versterken het signaal, dat informatie bevat over de paden en energieniveaus van de geladen deeltjes. De gegevens worden verzonden naar astrofysici overal ter wereld die naar de lichtpatronen kijken voor aanwijzingen over de neutrino's die ze geproduceerd hebben. Deze superenergetische botsingen zijn zo zeldzaam dat wetenschappers van IceCube elke neutrino een bijnaam geven, zoals Pino en Dr. Strangepork. IceCube heeft de hoogstenergetische kosmische neutrino's waargenomen die ooit gezien zijn. Zo komen we er wellicht eindelijk achter waar kosmische stralen vandaan komen en hoe ze zulke extreme energieniveaus bereikt hebben. Licht, van infrarood tot röntgenstralen en gammastralen, heeft ons steeds meer energetische en steeds verrassende blikken op het heelal gegeven. We staan nu aan het begin van het neutrino-astronomietijdperk, en we hebben geen idee wat IceCube en andere neutrinotelescopen ons nog kunnen onthullen over de meest woeste en meest energetische fenomenen in het heelal.