Moriond-conferentie: klopjacht op nieuwe fysica

26 - 03 - 2018


De deeltjesfysici van Nikhef kwamen dit jaar opgetogen terug van de jaarlijkse Moriond-conferentie. De upgrade van de deeltjesversneller LHC van CERN werpt nu zijn vruchten af – doordat er meer botsingen zijn, bij hogere energie, zijn de resultaten beter dan ooit.

Nikhef-promovendus Maarten van Veghel legt uit wat ‘Moriond’ dit jaar zo interessant maakte. “Bij het higgsdeeltje wisten we precies waar we naar zochten. Nu niet. Nu kammen we het hele terrein uit op zoek naar nieuwe natuurkunde. Eigenlijk is dat nog spannender, omdat je niet weet wat je aan zal treffen. Daar gaan de discussies op deze conferentie dan ook over, en soms gaat dat er verhit aan toe. Dat is leuk om te zien, het houdt iedereen scherp.”

In maart 2018 was het alweer de 53ste ‘Moriond’, door deeltjesfysici ook wel de ‘winterconferentie’ genoemd. In La Thuile, een wintersportplaats in de Italiaanse Alpen, kwamen deeltjesfysici – theoretici en experimentatoren – samen om hun nieuwste resultaten te delen en te bediscussiëren. Ook Pamela Ferrari, hoofd van de higgsgroep van Nikhef, benadrukt het belang van de conferentie: “Belangrijke resultaten worden hier gepresenteerd, hier wil je zeker bij zijn.” En dit jaar waren er veel belangrijke resultaten, over higgs en over de klopjacht op afwijkingen in het standaardmodel.

Run 2
Het jaar 2018 is het laatste jaar van ‘Run 2’, de periode na de upgrade in 2015. De 27 kilometer grote deeltjesversneller LHC werd toen herstart na een grote onderhoudsronde, waarna de machine krachtiger was dan ooit. Run 2 heeft veel nieuwe data opgeleverd, met meer botsingen bij hogere energie dan voorheen. Het is alsof daarmee een nieuw stuk ‘natuurkundeland’ ontsloten is. De data uit de eerste helft van Run 2 zijn nu geanalyseerd, waardoor er veel mooie resultaten te melden waren op Moriond.

Nieuwe natuurkunde
De grote vraag op de conferentie was of er in de resultaten aanwijzingen zitten voor wat de deelnemers ‘nieuwe natuurkunde’ noemen. Nieuwe natuurkunde zijn krachten of deeltjes die we nog niet kennen, die niet in het zogeheten standaardmodel zitten. Het standaardmodel is het spoorboekje van de deeltjesfysica; deze theorie beschrijft welke deeltjes er zijn, hoe ze zich gedragen en wat hun onderlinge relaties zijn. Waarschijnlijk is dit spoorboekje echter niet het hele verhaal: op kosmologische schaal kunnen fysici er namelijk niet helemaal mee uit de voeten. Zo is bijvoorbeeld nog niet duidelijk waar donkere materie uit bestaat, massa in het heelal waarvan we weten dat hij er is, maar waarvan onduidelijk is waar hij uit bestaat. “Eigenlijk kun je zeggen dat de LHC één grote toetsing van het standaardmodel is”, aldus Van Veghel. “De vraag is steeds ‘kloppen deze metingen met het standaardmodel’ of is hier sprake van nieuwe deeltjes en krachten?” De experimenten van de fysici zijn eigenlijk te vergelijken met een soort drijfjacht naar die nieuwe natuurkunde. “We weten niet precies waar we op jagen, en zelfs niet zeker of het er is, maar dankzij de metingen van Run 2 kunnen we weer een nieuw stuk terrein uitpluizen.”

Higgs
Op de conferentie waren er nieuwe resultaten over het higgsdeeltje van zowel het ATLAS als het CMS-team van CERN. Zo is de massa van het deeltje nu nog nauwkeuriger vastgesteld. Nikhef was betrokken bij het onderzoek van het verval van het higgsdeeltje in twee zogeheten W-bosonen. De resultaten die zijn gevonden, zitten rond de waarden die je zou verwachten op basis van het standaardmodel. Ferrari: “Dat betekent dat áls er afwijkingen zijn van het standaardmodel, deze afwijkingen klein zijn. We kunnen nu een aantal theorieën met grotere afwijkingen afstrepen.”

LHCb
Ook de natuurkundigen van het LHCb-experiment presenteerden hun resultaten op Moriond. De LHCb-detector is gebouwd voor het detecteren van zogeheten B-mesonen. Ook hier is steeds de centrale vraag, in hoeverre de metingen in lijn zijn met het standaardmodel. Nikhef was betrokken bij een aantal onderzoeksprojecten. Dit keer zijn er geen (grote) afwijkingen van het standaardmodel gemeld, maar wel veel nieuwe, meer nauwkeurige metingen. “Het was een mooie conferentie, met de resultaten van een aantal langlopende projecten die nu toevallig tegelijk klaar zijn”, aldus groepsleider Marcel Merk. In het verleden zijn er bij LHCb wel kleine afwijkingen van het standaardmodel gemeten. Nikhef-onderzoeker Niels Tuning: “Het is nu wachten op meer metingen. Is het echt nieuwe natuurkunde of een toevallige afwijking?”

Theoriegroep
Robert Fleischer van de theoriegroep van Nikhef gaf een presentatie op Moriond over een zeldzaam verval voor B-mesonen. “In dit verval zouden afwijkingen van het standaardmodel op kunnen treden. Dat zou een onmiskenbaar bewijs kunnen vormen voor nieuwe natuurkunde. Tot nog toe is bij de LHCb nog geen onderzoek gedaan naar dit verval, maar nu hebben de mensen van de LHCb-groep aangegeven de mogelijkheden daarvoor te gaan onderzoeken.” Promovendus Ruben Jaarsma tipte in zijn presentatie ook een ander vervalkanaal voor nader onderzoek; dat gebeurt mogelijk bij KEK, een Japans instituut voor deeltjesfysica.

Meer informatie
Nieuwsbericht: resultaten ATLAS op Moriond
Nieuwsbericht: resultaten LHCb op Moriond
Website: conferentie Rencontres de Moriond

Beeld: Rencontres de Moriond