Zwitserse subsidie versterkt onderzoek VU en Nikhef naar asymmetrie tussen materie en antimaterie

Wouter Hulsbergen, bijzonder hoogleraar Flavour Physics bij de LHC aan de VU Amsterdam en onderzoeker bij Nikhef, is mede-aanvrager van de subsidie. EPFL is de Technische Universiteit van Lausanne, Zwitserland. Voormalig Nikhef-promovendus Laurent Dufour is vanuit EPFL hoofdaanvrager van de grant.

Volgens het Standaardmodel, de toonaangevende theorie in de deeltjesfysica, zouden materie en antimaterie na de oerknal in vrijwel gelijke hoeveelheden moeten zijn ontstaan. Toch bestaat het waarneembare heelal bijna volledig uit materie. De kleine verschillen tussen materie en antimaterie die door het Standaardmodel worden beschreven, kunnen deze onevenwichtigheid niet volledig verklaren.

Het project gaat op zoek naar aanwijzingen voor fysica die verder gaat dan het Standaardmodel door middel van nauwkeurige metingen van neutrale B-mesonen. Deze deeltjes vertonen kwantumgedrag dat het mogelijk maakt om uiterst kleine verschillen tussen materie en antimaterie te bestuderen, ook wel CP-schending genoemd.

De onderzoekers zullen gebruikmaken van de volledige dataset van Run 3 van het LHCb-experiment bij CERN. Ze zullen metingen van verschillende B-mesonvervallen combineren om een sleutelgrootheid in het Standaardmodel te bepalen, namelijk de CKM-hoek bèta. Het doel is om de precisie van deze meting met een factor twee tot drie te verbeteren. 

Dergelijke metingen kunnen effecten van nieuwe deeltjes of interacties aan het licht brengen, waaronder deeltjes die te zwaar zijn om rechtstreeks in de Large Hadron Collider te worden geproduceerd. Het vergelijken van verschillende vervalprocessen is essentieel bij dit precisieniveau, aangezien subtiele effecten moeten worden begrepen en beheerst.

De subsidie wordt toegekend door de Zwitserse onderzoeksorganisatie SNSF en zal een promovendus en een postdoctoraal onderzoeker voor de lokale LHCb-groep financieren. De promovendus zal naar verwachting een jaar doorbrengen aan de EPFL of bij CERN, waardoor de samenwerking tussen de Zwitserse en Nederlandse teams verder wordt versterkt.

Het onderzoek zal ook bijdragen aan de kalibratie en het begrip van de nieuwe scintillerende-vezel-trackingdetector van LHCb. Een betere karakterisering van de detector verbetert de betrouwbaarheid van simulaties en metingen, wat zowel dit project als andere LHCb-onderzoeken naar nieuwe fysica ten goede komt.