Bottom-quarks lichten een tipje van de sluier op



NWO-promovendus Bram Wijngaarden onderzocht het ontstaan van bottom-quarks bij botsingen tussen protonen en anti-protonen. De meting van Wijngaarden draagt bij aan een beter begrip van de theorie, zodat verklaard kan worden waarom de productie van deze quarks bij botsingen hoger is dan eerder werd verwacht. Wijngaarden promoveert op 20 juni aan de Radboud Universiteit in Nijmegen.

Bram Wijngaarden onderzocht het ontstaan van bottom-quarks met het D-zero experiment van de deeltjesversneller van het Fermilab in de Verenigde Staten. In deze Tevatron-deeltjesversneller botsen protonen op anti-protonen. Door de sterke kernkracht ontstaan bij deze botsingen bottom-quarks.

In de jaren negentig bleek bij metingen met de Tevatronversneller en met de deeltjesversneller Hera in Hamburg dat de productie van bottom-quarks hoger was dan de theorie voorspelt. Sindsdien is door theoretisch fysici veel werk gedaan om het verschil te verklaren. De metingen van Bram Wijngaarden moeten uitwijzen of de theorie de werkelijkheid goed beschrijft.

Bottom-quarks
Bottom-quarks ontstaan bij hoog-energetische botsingen van deeltjes. Het bottom-quark is één van de zes quarks. Het is samen met het top-quark een van de zwaarste quarks. Bottom-quarks worden alleen onder extreme omstandigheden, zoals tijdens deeltjesbotsingen, aangetroffen.

Na de botsing vervallen de quarks in andere deeltjes. Meetapparatuur neemt de elektrische signalen waar die de deeltjes achterlaten. De signalen van de vervalproducten van bottom-quarks onderscheiden zich van andere vrijkomende deeltjes, doordat bottom-quarks zwaarder zijn en gemiddeld iets langzamer vervallen.

Door de hoek te meten tussen twee bottom-quarks uit dezelfde botsing, kon Wijngaarden de sterke kernkracht direct bestuderen. Deze hoek wordt gemeten als de hoek tussen de lawines van de vervalproducten van de bottom-quarks.

In eerste orde benadering voorspelt de theorie dat de twee bottom-quarks altijd met 180 graden uit elkaar bewegen. Bram Wijngaarden laat zien dat in een aantal gevallen de hoek veel kleiner is. De tweede-orde benadering voorspelt inderdaad dat de hoek in een aantal gevallen veel kleiner is, maar de gemiddelde grootte van de gemeten hoek komt niet overeen met deze benadering. Met nieuwe metingen die gebruik maken van methoden die door Bram Wijngaarden zijn ontwikkeld, kan de sterke kernkracht nog nauwkeuriger worden getoetst.

bron:NWO



Comments are closed.
%d bloggers liken dit: