ERC-onderzoeksbeurs van 2,5 miljoen euro voor proton-experiment

Theoretisch natuurkundige Juan Rojo (Nikhef en Vrije Universiteit Amsterdam) ontvangt een ERC Advanced Grant van 2,5 miljoen euro voor het onderzoeksproject UNICORN. Met het vijfjarige project wil hij een bestaande CERN-opstelling uitbreiden om de interne structuur van protonen nauwkeuriger in kaart te brengen met behulp van hoogenergetische neutrino’s.

Protonen vormen een van de fundamentele bouwstenen van materie, maar hun interne opbouw is nog altijd niet volledig doorgrond. Hoewel bekend is dat ze bestaan uit quarks en gluonen, blijven veel vragen bestaan over de rol van zwaardere quarks, antiquarks en de onderlinge sterke wisselwerking.

UNICORN bouwt voort op het bestaande ForwArd Search ExpeRiment (FASER)-experiment bij CERN. Sinds 2023 meet deze detector neutrino’s die vrijkomen bij protonbotsingen in de Large Hadron Collider. Waar FASER oorspronkelijk is ontwikkeld voor neutrino-onderzoek, wil Rojo de opstelling inzetten als uiterst nauwkeurig meetinstrument om de eigenschappen van protonen zelf te onderzoeken.

Charmquarks

Een nauwkeuriger beeld van protonen is niet alleen van fundamenteel belang. De kennis verbetert ook de theoretische modellen waarop experimenten bij de LHC zijn gebaseerd. Dat leidt tot preciezere voorspellingen van onder meer Higgs-processen en kan de zoektocht naar nieuwe elementaire deeltjes ondersteunen. Daarnaast kan het onderzoek meer duidelijkheid geven over het bestaan van zogenoemde charmquarks in protonen, een onderwerp waar natuurkundigen al jaren over discussiëren.

Binnen UNICORN zet Rojo machine-learningtechnieken in om de grote hoeveelheden experimentele data te analyseren en theoretische modellen verder te verfijnen. De verwachte resultaten reiken verder dan de deeltjesfysica. Een beter begrip van protonen helpt onderzoekers als Rojo ook bij het verklaren van hoogenergetische kosmische straling en neutrino’s uit het heelal. Daarmee vormt het project een brug tussen fundamenteel onderzoek op subatomaire schaal en extreme processen in het universum.

De ERC Advanced Grant behoort tot de meest prestigieuze Europese onderzoeksbeurzen en is bedoeld voor ervaren onderzoekers die grensverleggend onderzoek uitvoeren. De subsidie biedt Rojo de mogelijkheid om de komende vijf jaar een gespecialiseerd onderzoeksteam op te bouwen rond het UNICORN-project.