Waar is de antimaterie?

Waarom bestaat het heelal vrijwel volledig uit materie, terwijl bij de oerknal ongeveer evenveel materie als antimaterie moet zijn ontstaan? Dat gaan onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam en Nikhef, samen met de Zwitserse technische universiteit EPFL, proberen uit te zoeken. Dankzij een nieuwe Zwitserse subsidie willen zij de nauwkeurigheid van metingen aan subatomaire deeltjes met een factor twee tot drie verbeteren.

Het onderzoek richt zich op een van de grootste onopgeloste vraagstukken in de natuurkunde. Volgens het Standaardmodel van de deeltjesfysica zouden materie en antimaterie in vrijwel gelijke hoeveelheden moeten zijn ontstaan. Toch bestaat het waarneembare heelal bijna uitsluitend uit materie. De onderzoekers hopen nieuwe aanwijzingen te vinden door het gedrag van neutrale B-mesonen te bestuderen. Dit zijn instabiele subatomaire deeltjes waarvan de vervalprocessen bijzonder geschikt zijn om kleine verschillen tussen materie en antimaterie te meten. Dit verschijnsel staat bekend als CP-schending.

Meten bij CERN

Voor het onderzoek wordt gebruikgemaakt van de volledige dataset van Run 3 van het LHCb-experiment bij CERN. De onderzoekers streven naar een verbetering van de meetprecisie met een factor twee tot drie. Daarmee kunnen mogelijk afwijkingen zichtbaar worden die wijzen op nog onbekende natuurkundige processen. Dergelijke precisie-experimenten kunnen ook indirect informatie opleveren over deeltjes die te zwaar zijn om rechtstreeks in de Large Hadron Collider geproduceerd te worden. Hun invloed zou zichtbaar kunnen worden als kleine afwijkingen in het vervalgedrag van bekende deeltjes.

Naast de analyse van deeltjesvervallen richt het project zich op de kalibratie van een nieuwe vezeldetector, die de banen van geladen deeltjes die bij botsingen ontstaan registreert. Een nauwkeuriger begrip van de detectorprestaties moet de betrouwbaarheid van metingen en computersimulaties verbeteren.

Zwitserse financiering

De subsidie is afkomstig van de Zwitserse onderzoeksorganisatie SNSF. Wouter Hulsbergen, bijzonder hoogleraar Flavour Physics aan de VU en onderzoeker bij Nikhef, is mede-aanvrager. Met de financiering kunnen een promovendus en een postdoctoraal onderzoeker aan de Nederlandse LHCb-groep worden verbonden.