NWO heeft Veni-beurzen toegekend voor twee ambitieuze Nikhef-onderzoeksprojecten rond de detectie van zwaartekrachtsgolven en van donkere materie met behulp van de ATLAS-detector.
Dat is donderdag door NWO bekend gemaakt. Veni-beurzen bieden jonge onderzoekers de kans een nieuw eigen onderzoeksidee verder te ontwikkelen. Ze krijgen daarvoor drie jaar en maximaal 320 duizend euro.
Deeltjesfysicus Sukanya Sinha is momenteel via de Universiteit van Manchester als post-doc verbonden aan het ATLAS-experiment op CERN. Ze studeerde theoretische en experimentele natuurkunde in India en Zuid-Afrika en ontwikkelt technieken voor het opsporen van donkere materie in deeltjesbotsingen in de ATLAS-detector.
Ze leidt voor CERN een werkgroep van donkere materie-onderzoekers die met de LHC-experimenten werken. Daarin zijn al Nikhef-collega’s betrokken.
Een groot deel van de zwaartekracht in het heelal ontstaat door materie die astronomen niet kunnen zien. Wat die materie vormt, is onbekend. Sinha gaat in de ATLAS-groep op Nikhef methodes ontwikkelen om onzichtbare componenten te traceren in zogeheten jets, sproeiers van deeltjes die ontstaan bij protonprotonbotsingen.
Die technieken vormen een nieuwe aanvulling op het al brede Nikhef-onderzoek binnen ATLAS. Sinha gaat daarbij ook nauw samenwerken met de theoriegroep van Nikhef, verwacht ze.
Daarnaast zijn er raakvlakken met het XENON-experiment dat op Gran Sasso rechtstreeks naar donkere materie speurt, zegt Sinha. “Uiteindelijk zullen observatoria moeten aantonen dat wat wij eventueel in de versneller maken, de donkere materie is die we tussen de sterren zien.”
Een tweede Veni-beurs is voor instrumentatie-expert Sander M. Vermeulen, die eerder als masterstudent verbonden was aan het eEDM elektronexperiment van Nikhef in Groningen, in Cardiff promoveerde en als post-doc werkt op Caltech. Hij gaat werken aan een recente innovatie op het gebied van de waarneming van zwaartekrachtsgolven: het tellen van lichtdeeltjes.
Zwaartekrachtsgolven zijn minuscule rimpelingen in de ruimtetijd die worden veroorzaakt door botsingen van zwarte gaten in het heelal. Dergelijke rimpelingen worden momenteel gedetecteerd met behulp van interferometers op kilometerschaal, zoals LIGO en Virgo, waarin laserlichtpatronen variëren als gevolg van afstandsveranderingen tussen stationaire spiegels. Deze metingen worden gehinderd door quantumruis in het licht zelf.
Voor de Einstein Telescope, een toekomstig zwaartekrachtgolfobservatorium dat in Europa gepland staat, zou een nieuwe techniek kunnen worden ontwikkeld die uitsluitend fotonen detecteert die door het signaal worden geproduceerd, waardoor die quantumruis wordt omzeild. Als dit lukt, zou dit de mogelijkheden van de Einstein Telescope uitbreiden tot het zoeken naar donkere materie, hoogfrequente zwaartekrachtgolven en (quantum-)fluctuaties van de ruimtetijd zelf.
