Groen licht van NWO voor drie grensverleggende Nikhef-projecten

27 juli 2022

Drie grote projecten onder Nikhef-vlag ontvangen van NWO-financiering voor onderzoek dat nadrukkelijk de grenzen van de huidige natuurkunde opzoekt. Daarbij gaat het om snellere detectoren, precisiemetingen aan het elektron en aan ultradichte materie.

De toekenningen in het kader van het ENW Open Competitie XL programma, bedoeld voor brede samenwerking in fundamenteel onderzoek, zijn woensdag bekend gemaakt. De projecten krijgen elk tot ruim 3 miljoen euro, en omvatten minimaal vier nieuwe aanstellingen voor promovendi en postdocs.

De ENW-XL pot omvat deze ronde ongeveer 60 miljoen euro. Nikhef was in deze ronde bij drie aanvragen bij NWO betrokken, die nu alle zijn gehonoreerd. “Een fantastische score”, zegt instituutsmanager Arjen van Rijn van Nikhef.

4D-reconstructies

Het FASTER-project van Nikhef en onder andere de universiteiten van Utrecht, Maastricht, Amsterdam, Nijmegen en Groningen richt zich op zogeheten supersnelle 4D-reconstructies (ruimte én tijd) van deeltjessporen in detectoren bij CERN in Genève. Het project krijgt 3,1 miljoen euro.

De LHC-versneller daar zal in de nabije toekomst nog tot 50 maal intenser worden, de zogenoemde high luminosity LHC. Met die hoge intensiteit zijn veel zeldzame deeltjesprocessen beter te bestuderen, die mogelijk de grenzen van de huidige deeltjestheorie laten zien.

De stortvloed aan deeltjesbotsingen in de HL-LHC is niet met de huidige plaatsgevoelige sensoren in de detectoren te behappen, omdat ze te traag zullen zijn en ruimtelijk niet precies genoeg. Het consortium onder leiding van Nikhef/UvA-onderzoeker Hella Snoek gaat werken aan nieuwe chip-ontwerpen en elektronica, en aan nieuwe op aankomsttijd gebaseerde algoritmes voor het uitlezen van de detector en het snel verwerken van de ruwe signalen tot deeltjessporen.

Bijzonder aan het project is ook de betrokkenheid van een groep in Maastricht die zich bezighoudt met medische beeldvorming. Zij denken dat de FASTER-technologieën kunnen worden gebruikt voor ultrasnelle diagnoses van weefsels, bijvoorbeeld bij kankeroperaties.

Dipoolmoment

Een tweede ENW-XL subsidie gaat naar precisiemetingen aan het zogeheten elektrisch dipoolmoment van het elektron in een Nikhef-samenwerking tussen de Universiteit van Groningen, de Vrije Universiteit en de UvA. De partners ontwikkelden al apparatuur waarin bundels moleculen worden afgeremd voor detailmetingen aan hun elektrische bindingen met lasers.

De componenten van deze table-top experimenten zijn inmiddels ver genoeg om te worden samengebracht en gebruikt, aldus hoofdaanvrager en Nikhef-onderzoeker Steven Hoekstra van de RU Groningen. Daarmee zou nog een factor tien preciezer gemeten kunnen worden dan nu internationaal bereikt is. Voor het project is 2,7 miljoen euro toegezegd.

Het elektron is in principe een puntdeeltje met een keurig symmetrisch verdeelde lading. Volgens het Standaardmodel van de deeltjesfysica is een eventuele afwijking daarvan veel kleiner dan metingen kunnen laten zien.

Het Standaardmodel heeft echter zeker beperkingen, en uitbreidingen van de theorie geven op papier veel grotere afwijkingen in de ladingsverdeling van een elektron. Zulke afwijkingen vallen nog steeds buiten het bereik van grote versnellers, maar zijn met table-top experimenten zoals in Groningen naar verwachting wel te meten.

Kernkracht

Het derde gehonoreerde voorstel is van een consortium van astronomen en natuurkundigen dat de theorie van de sterke kernkracht, de zogeheten quantum-chromodynamica, beter wil doorgronden. Daarbij worden allerlei metingen gebruikt, van nucleaire fysica tot botsingen in versnellers en van zwaartekrachtsgolven tot astronomische waarnemingen van neutronensterren.

Bij al die processen speelt de sterke kernkracht een wezenlijke rol, maar steeds op weer andere manieren. Nu opereren die onderzoeksvelden vaak nog afzonderlijk van elkaar, stellen de aanvragers vast. Terwijl de betreffende onderzoekers in Nederland vaak letterlijk dicht bij elkaar zitten.

Het programma staat onder leiding van UvA-astrofysicus Anna Watts en Nikhef-onderzoekers Sarah Caudill, Chris Van Den Broeck en Raimond Snellings en brengt onder Nikhef-vlag de universiteiten van Utrecht, Amsterdam en Groningen bij elkaar, plus nog enkele buitenlandse partners. Het project krijgt 3.1 miljoen euro.