De diepste raadsels van het neutrino en de ware aard van donkere materie. Dat zijn twee onderzoeksthema’s van Nikhef-fysici die deze week een ENW-M beurs van NWO ontvangen.
De ENW-M beurzen van NWO domein Exacte en Natuurwetenschappen bieden onderzoekers de ruimte om uitdagende nieuwe onderzoekslijnen te starten of versterken. Daarvoor is maximaal 400.000 euro beschikbaar, te besteden aan promotieplaatsen voor vier jaar.
Deze week is bekendgemaakt dat twee Nikhef-onderzoeksvoorstellen zijn gehonoreerd.
Het voorstel van Mengqing Wu van Nikhef en de Radboud Universiteit Nijmegen gaat over de massa en aard van neutrino’s. Daarnaast krijgen Flavia de Almeida Dias van Nikhef en Universiteit van Amsterdam en Susanne Westhoff van Nikhef en de Radboud Universiteit samen een beurs voor een nieuwe speurtocht naar donkere materie.
Majorana’s
De Chinese experimenteel fysicus Mengqing Wu richt zich op de vraag hoe neutrino’s aan hun minieme massa’s komen. Neutrino’s zijn vrijwel massaloze elementaire deeltjes, die nauwelijks interactie hebben met andere materie. Hun extreem kleine massa’s kunnen in theorie verklaard worden als ze zogeheten majorana-deeltjes zijn: deeltjes die hun eigen antideeltjes zijn.
Wu wil proberen die vraag op te helderen door fast-timing experimenten met de LHC-versneller op CERN en de ATLAS-detector waaraan ze via Nikhef verbonden is. Daarbij worden de sporen van tau-leptonen bestudeerd. Als het majorana-karakter van neutrino’s kan worden aangetoond, verklaart dat mogelijk ook waarom het universum alleen materie kent en geen antimaterie.
De vraag naar het eventuele majorana-karakter van neutrino’s wordt op Nikhef ook onderzocht bij het KM3NeT-experiment, dat in de diepzee bij Italië kosmische neutrino’s waarneemt.
Donkere atomen
Een andere grote vraag in de fundamentele natuurkunde is waaruit de donkere materie bestaat die in het heelal wel zwaartekracht geeft maar verder onzichtbaar lijkt. De Braziliaanse Flavia de Almeida Dias van Nikhef-ATLAS en de Nijmeegse theoretisch fysicus Susanne Westhoff gaan met nieuwe technieken voor data-selectie in de ATLAS-waarnemingen van botsende protonen op zoek naar kandidaten voor donkere materie.
De gezochte kandidaten voor donkere materie lijken in theorie op atomen, die speciale sporen in de detector moeten geven, denken De Almeida Dias en Westhoff. Het zoeken naar donkere materie met deeltjesversnellers is nieuw voor Nikhef, dat tot nog toe deelneemt aan het XENON-experiment in Italië, dat donkere materiedeeltjes uit de kosmos probeert te vangen in een ondergrondse detector.
