PhD defense Veerle Heijne @ VU

26 maart 2015

Promotiebericht
Nikhef, 26 februari 2015

Zoektocht naar langlevende exotische deeltjes in LHCb

Veerle Heijne, promovenda aan het Nikhef, verdedigt haar proefschrift donderdag 26 maart 2015 aan de Vrije Universiteit Amsterdam.

Dit proefschrift beschrijft de zoektocht naar een nieuw exotisch langlevend deeltje in de dataset van het LHCb experiment. Tot nu toe heeft nog geen enkel experiment een dergelijk deeltje geobserveerd. 
Het standaard model van de deeltjesfysica geeft een theoretische beschrijving van de bekende elementaire deeltjes en hun interacties. Hoewel het model vele proeven heeft doorstaan, laat het nog verschillende vragen onbeantwoord, zoals de herkomst van donkere energie en donkere materie, die samen 95% van de energie in het heelal beslaan. Het doel van de hedendaagse experimentele hoge-energiefysica is om bewijs te vinden voor nieuwe aanvullende theorieën. Enkele van die theorieën voorspellen het bestaan van een nieuw exotisch langlevend deeltje. Dit deeltje gedraagt zich niet volgens de bekende processen, en vliegt dan ook door detectoren heen zonder een spoor achter te laten. De enige mogelijkheid om het deeltje waar te nemen, is wanneer het vervalt naar bekende deeltjes die wel detecteerbaar zijn. 
In dit proefschrift wordt de data geanalyseerd die verzameld is in 2011 aan het LHCb experiment aan de LHC op het CERN instituut in Genève. Er wordt geen bewijs gevonden voor de aanwezigheid van exotische langlevende deeltjes in deze dataset, en er wordt dan ook een limiet gezet op de waarschijnlijkheid dat dit exotische proces voorkomt. De bovenlimieten die gezet worden op de mate waarin het exotische deeltje geproduceerd wordt zijn beter dan die van de CDF en D0 experimenten aan de Tevatron versneller in Chicago. Daarbij zijn ze aanvullend aan de limieten die gezet zijn door de Atlas en CMS experimenten aan de LHC versneller, omdat ze een exotisch deeltje met een relatief lage massa en lage levensduur uitsluiten.
Het resultaat van dit onderzoek betekent niet dat het exotische deeltje absoluut niet bestaat. Het is mogelijk dat het een lagere massa heeft, langer leeft, of dat het slechts in zeer kleine mate geproduceerd wordt. In deze gevallen zou LHCb het deeltje (nog) niet kunnen observeren. Om het bestaan van dit exotische proces volledig uit te sluiten (of te bevestigen!) kan eenzelfde analyse worden uitgevoerd op de data die vanaf 2015 verzameld gaan worden in LHCb. 

Search for long-lived exotic particles at LHCb (pdf)

De promotie vindt plaats op donderdag 26 maart, om 11.45 in de Aula van de Vrije Universiteit Amsterdam, De Boelelaan 1105, Amsterdam.

Promotor: prof. dr. M.H.M. Merk
Co-promotor: dr. W.D. Hulsbergen

Contact Veerle Heijne