Jagen op donkere materie

‘Als we zo’n deeltje vinden, wordt het gegarandeerd een Nobelprijs voor de Natuurkunde.’ Wouter Hulsbergen, onderzoeker bij Nikhef (Nationaal instituut voor subatomaire fysica) is enthousiast over zijn baanbrekende onderzoek naar supersymmetrische deeltjes. ‘Het zou de deur openzetten naar veel nieuwe ontdekkingen.’

De onderzoeker op Science Park is niet de enige die hoge verwachtingen heeft van het deeltjesonderzoek. NWO (Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek) heeft Hulsbergens onderzoek eind 2009 beloond met een prestigieuze Vidi-subsidie. Daarmee stelt NWO onderzoekers in staat om hun eigen onderzoekslijn op te bouwen.

‘Een Vidi-subsidie is een enorme erkenning voor een wetenschapper’, zegt Hulsbergen. ‘Hiermee kan ik de komende vijf jaar twee studenten en twee post-docs aanstellen voor mijn onderzoek.’

Die kunnen dan meteen mee op reis naar Geneve, waar Hulsbergen een deel van zijn onderzoek uitvoert. Dit doet hij bij CERN, het Europees laboratorium voor deeltjesfysica, waar de Large Hadron Collider (LHC) staat, Europa’s beroemde deeltjesversneller. Behalve Hulsbergen speuren zo’n tweehonderd andere wetenschappers  van over de hele wereld naar de missing links in het Standaardmodel van de deeltjesfysica.

 ‘Natuurkundigen hebben in de loop der jaren een theoretisch model ontwikkeld over hoe materie en straling er op het kleinste niveau uitziet: het Standaardmodel’, zo legt Hulsbergen uit. ‘Het model verklaart niet alles, zo weten we inmiddels. Als we bijvoorbeeld sterrenstelsels bestuderen, zien we een  andere bewegingssnelheid dan we zouden verwachten op basis van ons model. We veronderstellen daarom dat er andere materie in het spel is, die wij echter niet kunnen waarnemen. Zogenaamde donkere materie.’

Naar deze donkere materie is Hulsbergen op zoek. ‘Die willen we maar wat graag ontrafelen. Daar hebben we theorieën over. Zo denken sommige natuurkundigen dat er een deeltje moet zijn dat al die massa van alle andere deeltjes verklaart. Anderen denken dat het misschien niet één superzwaar deeltje is, maar dat alle deeltjes een partnerdeeltje hebben. Dit is de super-symmetrietheorie.’

Er is een hoogenergetische situatie nodig om deze theorie te toetsen. Alleen dan kunnen er deeltjes ontstaan voor onderzoek. Dit onderzoek vindt plaats in LHC in Geneve. ‘We bootsen als het ware de Big Bang na,’ vervolgt Hulsbergen. ‘We zullen die deeltjes dan nog steeds niet kunnen zien, maar wel de sporen die ze nalaten.’

Elke onderzoeker focust op specifieke deeltjes. ‘Ik zoek naar zware, langlevende deeltjes. De kans dat we die vinden is miniem, maar juist daar ligt de uitdaging. Bovendien: je weet maar nooit.’