Weer een Breakthrough Prize

Voor het tweede jaar op rij deelt een wetenschapper van de Universiteit Maastricht in de Breakthrough Prize voor Fundamentele Natuurkunde. Deze keer gaat de prijs naar de Muon g-2-samenwerking bij CERN, Brookhaven National Laboratory en Fermilab. Bij het Maastricht Science Programme is Gerco Onderwater een van de weinige Nederlandse wetenschappers die aan deze samenwerking meewerkt. “Ik raakte betrokken bij de experimenten bij Brookhaven National Laboratory kort na mijn promotie in 1998 aan de Vrije Universiteit en Nikhef,” vertelt hij over zijn werk.

Muon

Al meer dan zes decennia werken wetenschappers en ingenieurs aan het verfijnen van experimenten rond het muon, een elementair deeltje dat lijkt op het elektron (het deeltje dat je elektronica aandrijft), maar zwaarder is en minder lang bestaat. Ze richten zich met name op één cruciaal getal: het anomalie magnetisch moment, ofwel de mate waarin een muon zich gedraagt als een minuscuul magneetje.

Deze magnetische eigenschap van het muon vertelt ons iets over ‘lege’ ruimte. Wetenschappers vermoeden namelijk dat lege ruimte niet echt leeg is, maar gevuld met een onzichtbaar ‘schuim’ van deeltjes die voortdurend verschijnen en verdwijnen. Door te meten hoe het ‘schuim’ het magnetisme van het muon beïnvloedt, gaan fysici na of er nog onbekende deeltjes of krachten bestaan die niet in ons huidige beeld van het universum passen (het zogeheten Standaardmodel). Kortom: de Muon g-2-samenwerking test of onze kennis van het heelal compleet is, of dat er nog meer te ontdekken valt.

Analyse

Gerco coördineerde de analyse van het experiment. “Met een team van zo’n 40 promovendi, postdocs en medewerkers uit laboratoria in de VS, Europa en Japan, analyseerden we de data met extreme precisie, tot zeven decimalen achter de komma. In 2004 mocht ik het definitieve Brookhaven-resultaat presenteren, dat liet een intrigerende afwijking zien ten opzichte van de voorspellingen van het Standaardmodel. Daarmee zetten we de wereld van de deeltjesfysica op zijn kop. Zelfs het nog preciezere vervolgonderzoek bij het Amerikaanse Fermilab kon deze afwijking niet verklaren.”

Hoewel de Muon g-2-experimenten zijn afgerond, blijft het kleine deeltje Gerco fascineren. “We ontwerpen nu een opvolgonderzoek bij het Japanse J-PARC-laboratorium. Daarbij ben ik samen met MSP-studenten betrokken.”