27 juni 2019

Jacco de Vries wint award met thesis over ingewikkelde materie

Met zijn paper toonde Jacco de Vries aan dat een interessante uitkomst van eerder onderzoek helaas slechts een toevalstreffer was. Hiermee won hij de prijs voor de beste thesis bij de Large Hadron Collider van CERN.

Één van de grootste raadsels van het heelal oplossen

“Het vreemde is, dat wanneer we nieuwe materie bij deeltjesversnellers maken, we altijd precies evenveel deeltjes als anti-deeltjes maken.” De Vries vertelt verder: “We denken dat hetzelfde tijdens de oerknal moet zijn gebeurd: uit energie zijn zowel deeltjes als anti-deeltjes ontstaan, in exact gelijke hoeveelheden. Maar we vinden in het hele universum geen enkel spoor meer van van anti-deeltjes. Waar zijn ze allemaal naar toe? Het begrijpen van deze onbalans, is één van de grootste raadsels van het ontstaan van het heelal.”

Een oplossing voor deze onbalans kan zijn, dat deeltjes en anti-deeltjes niet helemáál elkaars spiegelbeeld zijn: er zou dan een klein verschil zijn tussen het gedrag van de één ten opzichte van de ander. Dit zou een ‘asymmetrie’ veroorzaken, die wellicht aan de grondslag ligt van een verklaring voor de onbalans tussen materie en anti-materie.

Hint bleek slechts toevalstreffer

“Daarom heb ik deze ’spiegelbeeld versies’ van een bepaald proces, genoemd ‘mixing’, vergeleken met elkaar. In het mixing proces veranderen deeltjes zelf naar hun anti-versies toe, en weer terug. In een versimpelde uitleg: als dit de ene kant op sneller gaat dan de andere kant op, dan zijn we natuurlijk binnen...Helaas hebben we gevonden dat, binnen de statistische onzekerheid, deze processen beide kanten op even snel verlopen.” Hiermee kon de Vries concluderen dat de hint van het DZero experiement enkel een toevalstreffer was.”

Wat is anti-materie nou precies?

Anti-materie is een soort spiegelbeeldversie van gewone materie: voor elk deeltje bestaat een antideeltje. Het klinkt alleen heel exotisch, omdat er op de aarde zo weinig van te vinden is. We gebruiken het wel eens in ziekenhuizen (bijvoorbeeld in PET-scans: Positron Emission Tomography), en een positron is een anti-electron.

Nu zijn we natuurlijk blij dat er meer materie dan anti-materie overgebleven is, want anders hadden wij, de aarde, en de sterren om ons heen niet kunnen bestaan. Als anti-materie en materie elkaar tegenkomen, dan ontploffen ze namelijk in een soort lichtflits. Maar het begrijpen van deze onbalans, is een van de grootste raadsels van het ontstaan van het heelal, en draagt de zware naam ‘baryogenese’.

Universiteit Maastricht en het LHCb Experiment bij CERN

MSP - Particle Physics Masterclass

De UM is met het opzetten van de nieuwe faculteit, Science and Engineering, officieel toegetreden tot het Nikhef samenwerkingsverband. Daarmee wordt er samengewerkt met het deeltjesfysica centrum van Nederland, bij CERN. De Vries legt uit: “In die zin is Maastricht onderdeel van het LHCb experiment, en kunnen bijvoorbeeld studenten bij Maastricht Science Programme projecten doen met data analyse en machine learning, op data van CERN, onder begeleiding van een CERN wetenschapper: ikzelf." De Vries is op dit moment de enige UM-wetenschapper met toegang tot CERN-data.

LHCb - The Beauty Experiment - Een korte documentaire over het LHCb experiment.

LHCb - The Beauty Experiment

Foto Jacco ontvangt prijs: Patrick Koppenburg

Foto 'Nieuws en events': CERN