Mick Mulder, promovendus aan het Nikhef, verdedigt zijn proefschrift vrijdag 15 januari 2021 online aan de Rijksuniversiteit Groningen.
“De essentie van zeldzame schoonheid”
Het model ontwikkeld door deeltjesfysici dat ons universum beschrijft tot op heel hoge energieen en tot de kleinste schalen, het Standaard Model genoemd, heeft het uitstekend gedaan om de resultaten van metingen te beschrijven tot nu toe. Het Standaard Model is gebaseerd op symmetrieen, materie en interacties; een curieuze eigenschap van de materie in het Standaard Model is dat het in drie generaties voorkomt. Deeltjes van verschillende generaties zijn bijna identiek maar verschillen in hun koppelingen met het Higgsdeeltje, en de structuur van die koppelingen is zonder verklaring; dit heeft de “flavour puzzle”. Hun massa’s verschillen bijvoorbeeld flink van elkaar: derde-generatiedeeltjes zijn minstens duizend keer zwaarder dan die van de eerste generatie. De derde-generatiedeeltjes die schoonheidsquarks heten zijn bijzonder gevoelig voor zulke verschillen.
Nog eens extra gevoelig voor zulke effecten zijn schoonheidsquarksvervallen die zeldzaam voorkomen volgens het Standaard Model, waarvoor zelfs kleine effecten van deeltjes buiten het Standaard Model significant kunnen zijn. Een speciale soort van dit soort vervallen zijn B-vervallen naar twee muonen (broertjes van het elektron), die ongeveer een keer elke miljard B-vervallen voorkomen; zij zijn extra gevoelig voor nieuwe Higgsdeeltjes of donkere-materiedeeltjes. Bij de Large Hadron Collider worden biljoenen quarks per jaar geproduceerd en zelfs zulke zeldzame vervallen kunnen getest worden.
Deze dissertatie beschrijft de studie van B-vervallen naar twee muonen met data verzameld door het LHCb-experiment van 2011 tot 2016, resulterend in de ontdekking van het verval van een raar schoonheidsdeeltje of “Bs meson” naar twee muonen en de eerste meting van de vervalsduur van hetzelfde verval, en de sterkste limiet op het verval van een “Bd meson” naar twee muonen. Op zichzelf is deze meting consistent met het Standaard Model. Gecombineerd met gelijkaardige metingen worden hints gevonden van afwijking van het Standaard Model. Toekomstige metingen zijn nodig om deze mogelijke oplossing van de “flavour puzzle” te kunnen bevestigen.
“The essence of rare beauty – Studying B0(s) → μ+μ− decays with the LHCb experiment” (pdf)
De promotie zal online te volgen zijn op het youtubekanaal van de Universiteit Groningen:
https://www.youtube.com/channel/UCgM4G-pxKPG9TRtKm45-rSw/videos
Promotoren: prof. dr. A. Pellegrino en prof. dr. M.H.M. Merk
contact: Mick Mulder
Meer info op de website van de Rijksuniversiteit Groningen