De interactie van de zwaarst bekende deeltjes biedt misschien zicht op processen voorbij het bereik van bestaande versnellers. NWO financiert nieuw onderzoek naar de dans van top-quarks met higgsdeeltjes.
Marcel Vreeswijk en Wouter Verkerke van de UvA en Nikhef ontvangen van NWO een Open Competitie M2-beurs voor twee nieuwe promovendi, die met nieuwe technieken de interacties van top-quarks en higgsdeeltjes zullen bestuderen. Dat heeft NWO bekendgemaakt.
Top-quarks zijn de zwaarste deeltjes die de natuurkunde kent, met higgsdeeltjs direct daarna. De massa’s van deze elementaire en zeer instabiele deeltjes zijn in de orde van de massa van een heel goudatoom. De top-quark is een van de bouwstenen van de materie, het in 2014 ontdekte higgsdeeltje geeft alle andere deeltjes massa.
Op papier zijn de interacties tussen deze superzwaargewichten dankzij nieuwe theoretische technieken bij uitstek gevoelig voor natuurkundige krachten of deeltjes die buiten bereik liggen van de bestaande versnellers. Tot nog toe zijn die interacties niet heel precies bekend omdat ze zo extreem zeldzaam zijn. Eventuele subtiele afwijkingen in hun gedrag zijn daardoor niet goed te vinden.
Het nieuwe onderzoeksproject moet die interacties beter in beeld brengen en nagaan of er eventueel nog onbekende invloeden in het spel zijn. Daarvoor zullen bestaande metingen uit Run-3 met de ATLAS-detector opnieuw worden bekeken, ondermeer via kunstmatige intelligentie en machine learning.
In de huidige experimenten in ATLAS worden bij de botsingen van protonen vooral afzonderlijk gezocht naar higgsdeeltjes en top-quarks. Vreeswijk en Verkerke willen processen in kaart brengen waarin zowel een higgs als een top-quark samen betrokken zijn.
Probleem daarbij is dat zowel de top als de higgs vrijwel direct vervallen en in de detector sporen nalaten tussen sporen uit talloze andere processen of botsingen. Nieuwe technieken uit de kunstmatige intelligentie moeten helpen om ze toch uit de zee aan deeltjessporen te destilleren.
Dit past ook in de nieuwe focus bij Nikhef op AI-technieken en methodes. In de deeltjesfysica spelen die een grote en snel groeiende rol.
