The essence of rare beauty
| Promotie: | M. (Mick) Mulder, PhD |
| Wanneer: | 15 januari 2021 |
| Aanvang: | 14:30 |
| Promotors: | dr. A. (Antonio) Pellegrino, prof. dr. M. Merk |
| Copromotor: | prof. dr. ir. C.J.G. (Gerco) Onderwater |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Op zoek naar natuurkunde voorbij het Standaard Model
Het model waarmee deeltjesfysici ons universum beschrijven tot op heel hoge energieën en tot de kleinste schalen, het Standaard Model genoemd, heeft de resultaten van metingen tot nu toe uitstekend beschreven. Dit Standaard Model is gebaseerd op symmetrie, materie en interacties. Een curieuze eigenschap van de materie in het Standaard Model is dat die in drie generaties voorkomt. Deeltjes van verschillende generaties zijn bijna identiek maar verschillen in hun koppelingen met het Higgsdeeltje, en de structuur van die koppelingen is zonder verklaring; dit heeft de ‘flavour puzzle’. Hun massa's verschillen bijvoorbeeld flink van elkaar: derde-generatiedeeltjes zijn minstens duizend keer zwaarder dan die van de eerste generatie. De derde-generatiedeeltjes die schoonheidsquarks heten zijn bijzonder gevoelig voor zulke verschillen.
Nog eens extra gevoelig voor zulke effecten zijn vervallen van schoonheidsquarks, die zeldzaam zijn volgens het Standaard Model. Zelfs kleine effecten van deeltjes buiten het Standaard Model kunnen hiervoor significant zijn. Een speciale soort zijn B-vervallen naar twee muonen (broertjes van het elektron), die ongeveer een keer per elke miljard B-vervallen voorkomen; zij zijn extra gevoelig voor nieuwe Higgsdeeltjes of donkere-materiedeeltjes. Bij de Large Hadron Collider worden biljoenen quarks per jaar geproduceerd en zodat zelfs zulke zeldzame vervallen getest kunnen worden.
Mick Mulder beschrijft in zijn proefschrift de studie van B-vervallen naar twee muonen met data verzameld door het LHCb-experiment van 2011 tot 2016, resulterend in de ontdekking van het verval van een raar schoonheidsdeeltje of ‘Bs meson’ naar twee muonen, en de eerste meting van de vervalsduur van hetzelfde verval. Ook beschrijft hij de sterkste limiet op het verval van een ‘Bd meson’ naar twee muonen. Op zichzelf is deze meting consistent met het Standaard Model. Gecombineerd met gelijkaardige metingen worden hints gevonden van afwijking van het Standaard Model. Toekomstige metingen zijn nodig om deze mogelijke oplossing van de ‘flavour puzzle’ te kunnen bevestigen.
Het promotieonderzoek van Mick Mulder vond plaats bij de afdeling Fundamental Interactions and Symmetries van het Van Swinderen Instituut met financiering van stichting FOM (nu: NWO). Hij werkt inmiddels als Senior Research Fellow bij CERN.