We begrijpen meer dan 95% van onze massa en van de massa van het zichtbare universum niet. Een nieuw onderzoeksproject van Charlotte Van Hulse wil daar verandering in brengen. Ze keert daarvoor terug naar Vlaanderen om aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB) haar eigen onderzoeksgroep uit te bouwen, dankzij een Odysseusbeurs van 2.524.497 euro van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek – Vlaanderen (FWO).
“Zichtbare materie is gemaakt van atomen”, verduidelijkt Van Hulse. “De atoomkern bestaat uit nucleonen, protonen en neutronen, die op hun beurt bestaan uit een hoog-energetische soep van zeer snel bewegende en continue interagerende quarks en gluonen. Gluonen hebben geen massa en quarks slechts een verwaarloosbaar kleine, maar toch genereren ze samen, door hun interactie, het overgrote deel van de zichtbare massa. Met mijn nieuwe onderzoeksproject wil ik proberen begrijpen hoe dat in zijn werk gaat.”
Van Hulse wil gegevens analyseren en combineren van het Compact Muon Solenoid (CMS) experiment aan de CERN Large Hadron Collider (Frankrijk/Zwitserland) en van de toekomstige elektron-ion versneller (EIC) in Brookhaven National Lab (Verenigde Staten). In het CMS experiment worden protonen en zwaardere atoomkernen aan zeer hoge snelheid met elkaar in botsing gebracht. Aan de EIC zullen protonen en zwaardere atoomkernen in botsing gebracht worden met elektronen. Bij al deze botsingen breken de protonen en zwaardere atoomkernen vaak open en worden een reeks nieuwe deeltjes gecreëerd. Ook botsingen waarbij de bundeldeeltjes niet uiteenvallen worden onderzocht.
“Die studies zullen ons in staat stellen de interactie tussen de quarks en gluonen beter te begrijpen”, zegt Van Hulse. “Waar bevinden de quarks en gluonen zich in het nucleon? Hoe bewegen ze? Op welke manier genereren ze druk in het nucleon en evolueren ze tot de subatomaire deeltjes die we in de detectoren zien? Het exploiteren van de synergie van beide onderzoeksfaciliteiten zal er voor zorgen dat we onze kennis over de interactie tussen quarks en gluonen, en dus het genereren van massa, verder kunnen uitbreiden.”