Afwezige anti-materie onderzoeken in Los Alamos

Wouter Dekens, promovendus-onderzoeker bij het Van Swinderen Instituut, in de groep van Professor Daniël Boer, gaat dankzij een Rubicon-toekenning van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek twee jaar onderzoek doen aan het Los Alamos National Laboratory in de VS. Wouter Dekens gaat de mogelijke asymmetrie tussen materie en anti-materie onderzoeken.

Met een Rubiconbeurs kunnen talentvolle, startende wetenschappers internationale onderzoekservaring opdoen bij een gerenommeerd instituut als opstap voor hun wetenschappelijke carrière. In de Rubicon-ronde van 2015 dienden 97 onderzoekers een aanvraag in, waarvan 21 nu een Rubiconbeurs is toegekend.

Iets in plaats van niets

Het onderzoek dat Wouter Dekens in Los Alamos gaat doen, is getiteld ‘Waarom is er iets in plaats van niets?’. Bij de Oerknal kwam zowel materie als anti-materie vrij. Momenteel is echter onbekend waarom het hedendaagse heelal uit materie bestaat en anti-materie vrijwel afwezig is. Het zou te verklaren zijn door een asymmetrie die kort na de Oerknal optrad tussen deeltjes van materie en deeltjes van anti-materie. Dit wordt echter door de theorie van elementaire deeltjes niet onderschreven. In Los Alamos gaat Dekens state-of-the-art rekentechnieken gebruiken om na te gaan of een asymmetrie een mogelijke verklaring is.

Wouter Dekens promoveert op 16 oktober op “Discrete symmetriebreking voorbij het standaardmodel van elementaire deeltjes” (Discrete symmetry breaking beyond the standard model).

Abstract Rubicon project Wouter Dekens

A window on the universal matter-antimatter asymmetry

The existence of matter in the present-day universe derives from a tiny imbalance between matter and antimatter, generated shortly after the Big Bang. This asymmetry requires violation of CP, the symmetry between particles and antiparticles. Currently, the most successful theory describing elementary particles, does not violate CP strongly enough to generate the matter-antimatter imbalance. Therefore our very existence calls for unknown CP-violating physics. Discovering this uncharted territory is paramount to understand why there is something rather than nothing.

A host of cutting-edge experiments, ranging from high-precision measurements at low energies to the ultra-high-energy proton collisions at CERN, aim to discover additional CP violation. Such a ground-breaking discovery would naturally raise the question: Which new-physics scenario is responsible? For this purpose, I aim to develop new measurement strategies to distinguish between such scenarios, and derive constraints from the experimental results. I will focus on interactions involving the recently discovered Higgs boson, which could itself be significantly CP-violating and thereby essential to understand the matter-antimatter imbalance.

Furthermore, I will derive quantum Boltzmann equations necessary to describe the build-up of the matter-antimatter asymmetry in new-physics scenarios. This will ultimately allow one to determine whether such scenarios can correctly predict this still unexplained asymmetry.