Verval B-mesonen biedt effectief instrument om voorbij Standaardmodel van deeltjesfysica te kijken
Het Standaardmodel van de deeltjesfysica is succesvol in het beschrijven van fundamentele deeltjes en natuurkrachten. Toch zijn er nog open vragen. Zoals, wat zijn donkere materie en energie? Hoe is het verschil tussen de hoeveelheid deeltjes en antideeltjes ontstaan? Ontdekken van wat er voorbij het Standaardmodel ligt kan onder andere door zeer precieze voorspellingen te doen en deze te toetsen door metingen te doen met hoge mate van nauwkeurigheid. Het verval van zogenaamde B-mesonen is hier uitermate geschikt voor. Natuurkundige Ruben Jaarsma onderzocht dit en kwam toch verschillende inzichten.
Samen met een team van onderzoekers onderzocht Jaarsma verschillende vervalkanalen van B-mesonen. Hierbij gebruikte hij recente metingen om nieuwe bijdragen van buiten het Standaardmodel te begrenzen. Sommige kanalen die werden bestudeerd, worden onderdrukt binnen het Standaardmodel en zijn daardoor uiterst zeldzaam. Jaarsma en zijn collega's tonen aan dat binnen bepaalde nieuwe modellen deze onderdrukking opgeheven wordt, waardoor de kans op deze vervalkanalen aanzienlijk groter wordt. Het zou zelfs geobserveerd kunnen worden door huidige experimenten. Daarnaast stelt het team een methode voor om een bepaalde parameter binnen het Standaardmodel te bepalen.
Door het resultaat van de methode te vergelijken met alternatieven en theoretische voorspellingen kunnen we leren in hoeverre het Standaardmodel standhoudt of dat er sprake is van nieuwe effecten. Jaarsma hield rekening met de hogere experimentele precisie die in de toekomst bereikt kan worden door er voor te zorgen dat de theoretische nauwkeurigheid hiermee in de pas loopt.
Toepassing
Hoewel fundamenteel onderzoek vaak leidt tot interessante nieuwe toepassingen in de toekomst, is Jaarsma's drijfveer voornamelijk nieuwsgierigheid. We weten al veel over hoe de elementaire bouwstenen van de wereld zich gedragen, maar er zijn ook nog veel open vragen. Jaarsma zocht naar nieuwe effecten en probeert sturing te geven voor toekomstig onderzoek, in de hoop daarmee dichterbij een antwoord op de open vragen te komen. Zo brengt hij samen met collega's een proces waar weinig tot niet naar gekeken wordt onder de aandacht, wat al geleid heeft tot eerste metingen. Het onderzoek is van theoretische aard maar staat dichtbij de experimentele wereld. Jaarsma duidt de experimentele resultaten en geeft aan welke metingen onderzoekers verder kunnen helpen in de zoektocht naar nieuwe natuurkunde.
Meer informatie over het proefschrift