Heel optimistisch over een grote verrassing is hij niet. Maar de jacht op iets nieuws is op zich al heerlijk werk, zegt VU-hoogleraar deeltjesfysica Wouter Hulsbergen. Vrijdag 25 april houdt hij zijn oratie.
“Ik heb heerlijk werk. Maar eigenlijk is lesgeven het enige nuttige dat ik doe”, zegt Wouter Hulsbergen (54) ergens halverwege het interview, en hij meent het.
Hij is fysicus, onderzoekt in een groot experiment op CERN het verschil tussen materie en antimaterie. Om het universum, waar alleen materie bestaat, beter te begrijpen. Een prachtopdracht.
Maar belangrijker nog is het om studenten op te voeden in de discipline van de wetenschap. “Als maatschappij hebben we slimme goed opgeleide mensen heel hard nodig”, zegt hij. Hij geeft al jaren het college deeltjesfysica aan VU en UvA studenten en begeleidt geregeld promovendi en masterstudenten.
LHCb-detector op CERN
Experimenteel fysicus Hulsbergen is sinds vorig jaar bijzonder hoogleraar aan de Vrije Universiteit, maar is meestal op Nikhef te vinden. Daar is hij verbonden aan de LHCb-groep, met zo’n veertig onderzoekers van drie Nederlandse universiteiten. Die levert een bijdrage aan een van de vier grote deeltjesdetectoren op het lab in Genève.
Bij dat internationale LHCb-experiment werken honderden wetenschappers uit talloze landen, waaronder ook Nederland. Hulsbergen is betrokken bij de analyses van de deeltjesbotsingen die de detector vastlegt. En bij de bouw en verbeteringen aan de detector zelf, waarvoor delen worden geconstrueerd in de Nikhef-werkplaatsen in Amsterdam.
Dat het heelal uitsluitend uit materie lijkt te bestaan, is een van de grote raadsels van de natuurkunde, zegt Hulsbergen. “Er zijn meer vraagstukken waar we geen antwoorden hebben. Maar deze asymmetrie is zeker een raadsel in het linker rijtje.”
Hulsbergen: “In het standaardmodel van de deeltjes is het ontstaan van deeltjes en antideeltjes even waarschijnlijk, maar we zien alleen maar materie. Waar is de antimaterie gebleven en hoe dan? Er moet ergens een subtiel verschil zijn, nieuwe fysica die wij als experimentatoren proberen te zien.”
Beauty-quarks
In het LHCb-experiment wordt vooral gekeken naar vervalsprocessen waarbij de beauty-quark betrokken is. In een grote magneet worden vrijkomende deeltjes afgebogen, waarbij materie en antimaterie in tegengestelde richtingen bewegen. In de gescheiden deeltjessporen wordt gezocht naar verschillen tussen deeltjes en antideeltjes.
Die verschillen moeten subtiel zijn, zegt Hulsbergen. “In elk geval bij de energie waarmee de huidige LHC-versneller op CERN werkt zijn de eventuele afwijkingen klein. Dat betekent dat je heel veel botsingen moet bestuderen, ook de heel zeldzame processen, om statistisch iets over afwijkingen te kunnen zeggen.”
Er zijn in de bestaande metingen van de LHCb hier en daar hints van afwijkingen, maar nog onvoldoende sterk om aan nieuwe fysica te kunnen denken. “We weten maar al te goed dat hints met meer metingen gemakkelijk ook weer kunnen verdwijnen, omdat we toch een toevallige uitschieter zien”, zegt Hulsbergen. Dat kan frustrerend zijn, erkent hij. “Maar ook gewoon heel spannend om zo op de rand te werken van wat we kunnen weten.
Toekomstbestendig
LHCb is de afgelopen jaren toekomstbestendig gemaakt voor de verbeteringen die CERN aan de LHC-versneller gaat doorvoeren. De huidige versie omvat ondermeer een verbeterde centrale beginpuntdetector, de VELO, die voor een fors deel in Nederland op Nikhef is gebouwd.
Hulsbergen kent het apparaat als zijn broekzak. “We hebben de nodige problemen gehad, maar inmiddels werkt hij inderdaad echt beter dan de vorige versie, zoals ook de bedoeling was.”
Over een jaar gaat de LHC-versneller voor jaren uit bedrijf voor een ingrijpende verbouwing naar een machine met een veel hogere bundelintensiteit. Voor LHCb zal deze HL-LHC versneller naar verwachting vijf- tot tienmaal zoveel meetgegevens gaan opleveren.
Hulsbergen: “Dat is zeker een stevige stap, maar of het voldoende is om nieuwe fysica te vinden, weet ik eigenlijk niet. De nauwkeurigheid van de metingen verbetert met de wortel van de hoeveelheid data. Dus het is een stap, maar geen reuzensprong. Ik ben dus niet heel zeker dat we veel verder komen.”
Echte verrassingen
Dat neemt niet weg dat er echte verrassingen mogelijk blijven. Nieuwe processen, zoals bijvoorbeeld een symmetrieschending die in de tijd varieert, of echt nieuwe deeltjes, zoals axionen. LHCb en ook andere experimenten proberen daar momenteel al vingers achter te krijgen.
Hulsbergen: “Dat zijn geen dingen die in mijn eigen analyses aan de orde komen. Maar als we iets vinden zou dat natuurlijk geweldig interessant zijn. Liefst voor mijn pensioen over vijftien jaar. En dat vraagt dan wel wat geluk.”