ERC-beurswinnaar Sebastien Rettie: “We gaan spoorzoeken heruitvinden”

Wat is de inzet van dit ERC-voorstel?

“Fysisch gezien gaat het om de vraag naar de aard van het higgsdeeltje. Dat is in 2012 ontdekt, maar wat doet het precies en is het wel exact wat we in het Standaardmodel verwachten of net wat anders?”

Waarom is dat belangrijk?

“Het higgsdeeltje is wat we kunnen meten van het higgsveld, het veld dat deeltjes massa geeft in het Standaardmodel. De exacte vorm van dat veld bepaalt wat er rond de oerknal gebeurde. Daar zitten de antwoorden op de vraag waarom het heelal wel materie en geen antimaterie bevat. Over hoe de expansie opeens ongelofelijk versnelde, de kosmische inflatie. Over hoe stabiel het heelal is.”

Grote vragen.

“Zeker, en er is eigenlijk maar een manier om dat te bestuderen: via processen waarbij twee higgsdeeltjs tegelijk ontstaan. In zulke di-higgsgebeurtenissen kunnen we de meest zuivere vorm van higgsinteractie bestuderen.”

Wanneer ontstaan twee higgsdeeltjes tegelijk?

“In de LHC-versneller botsen protonen bij hoge energie, waarbij nu en dan higgsdeeltjes ontstaan en heel erg af en toe twee higgsen tegelijk. We denken dat we in alle LHC-data samen de eerste hints voor di-higgs kunnen vinden. Maar pas in de komende high luminosity-fase van de versneller worden ze echt te meten.”

Mits hun sporen in de overvolle detector zijn terug te vinden.

“Ons project UNMASK mikt erop om de track-reconstructie opnieuw uit te vinden met behulp van moderne patroonherkenningstechnieken. Die zijn in taalmodellen en medische beeldvorming enorm in opkomst. Wij willen dat introduceren in de deeltjesfysica.”

Hoe werkt dat ongeveer?

“In klassieke track reconstruction heb je een detector waarvan hier en daar sensoren oplichten, en de vraag is welke signalen bij elkaar horen. Klassiek begin je centraal en bekijkt welk nabijgelegen punt daarbij aansluit, maar dat werkt alleen als het beeld niet te vol is. Een moderne techniek als MaskFormer, die bijvoorbeeld door META voor Facebook wordt gebruikt, bekijkt de hele oplichtende detector als een enkele afbeelding, en zoekt daarin samenhangende structuren. Sporen worden dan herkend als beeldelementen.”

Dat moet het model dan wel leren.

“Absoluut. Maar we hebben met een voorbeeldmodel al laten zien dat het kan. Voordat ik bij Nikhef kwam hebben we daarover al veelbelovende publicaties gemaakt.”

De techniek bestaat dus al.

“We gaan dat in UNMASK verder uitwerken voor ATLAS en breder de deeltjesfysica en zorgen dat dit werkt en beschikbaar is als de HiLumi over een paar jaar in bedrijf komt. En intussen werken we eraan met de data van LHC run3, zoekend naar bewijs voor di-higgs. Die dataset is nog lang niet goed genoeg bekeken.”

Veel op komst dus. Veel werk ook.

“Zeker. En techniek is hier niet het enige. Het wordt bijvoorbeeld ook sociologisch interessant om dit in te voeren. Track reconstruction is het centrale onderdeel van de experimentele deeltjesfysica. Een overstap naar AI is een paradigmawisseling, en dat gaat zeker niet vanzelf. Ook dat is gewoon hard werken.”

In Nederland, ver weg van Canada of CERN.

“Het is hier geweldig. Het enige echte nadeel is dat er hier geen bergen zijn. Voor iemand als ik, die van de bergen houdt, is er niet veel te skiën of te klimmen.”