VUB-fysicus ontwikkelt nieuwe methodes op basis van AI om elementaire deeltjes in het CERN te onderzoeken
In het CERN, het Europees onderzoekslaboratorium voor elementaire deeltjesfysica, staat de krachtigste deeltjesversneller op aarde, de Large Hadron Collider (LHC), waarin men protonen tot record-energieën versnelt en tegen elkaar laat botsen. Met die botsingen bootst men omstandigheden na van een fractie van een seconde na de Oerknal (Big-Bang). Hier begint de zoektocht naar nog onbekende natuurfenomenen. Seth Moortgat werkt hieraan mee, op zoek naar mysteries zoals donkere materie:
“Het Standaardmodel van de deeltjesfysica beschrijft de elementaire bouwstenen van het universum en de krachten die verantwoordelijk zijn voor de interacties tussen deze deeltjes. De ontdekking van het Brout-Englert-Higgs deeltje in 2012 was de laatste mijlpaal om dit model te vervolledigen. Maar het model is niet volledig, omdat het er niet in slaagt om fenomenen zoals donkere materie, de massa van neutrino’s of zelfs zwaartekracht te beschrijven,” verklaart Dr. Seth Moortgat.
Moortgat voert fundamenteel onderzoek naar fenomenen, die zich zouden kunnen schuilhouden achter de interacties tussen de drie zwaarste materiedeeltjes, charm quarks, bottom quarks en top quarks. Hij ontwikkelde innovatieve algoritmes met Machine Learning (het principe achter artificiële intelligentie: zelflerende machines die men kan trainen om specifieke patronen te herkennen in grote hoeveelheden data ) om de verschillende soorten quarks in de detector te kunnen identificeren en van elkaar te onderscheiden.
“Met de ontwikkeling van innovatieve Machine Learning methodes kunnen we nu meten hoe vaak deze drie zwaarste quarks samen worden geproduceerd in de miljarden deeltjesbotsingen die elke seconde in de LHC plaatsvinden.” Met deze waarnemingen ging Moortgat dan weer via AI aan de slag om vanuit de meetresultaten een groot deel nieuwe fysica modellen uit te sluiten: "Het uitsluiten van modellen is enorm belangrijk om te kunnen doorgronden welke natuurfenomenen we vandaag blijkbaar nog over het hoofd zien.”
De resultaten van zijn onderzoek verschenen in het gerenommeerde Journal for High Energy Physics. Moortgat werd geselecteerd om deel te nemen aan de 69e editie van de prestigieuze internationale Lindau Nobel Laureate meetings. Begin juli 2019 zal hij de kans krijgen om samen met een selecte groep van 600 jonge wetenschappers van over heel de wereld deel te nemen aan open discussies met een veertigtal Nobelprijswinnaars in de fysica.
Links:
Doctoraatsthesis Seth Moortgat: https://cds.cern.ch/record/2676133
Publicatie Journal for High Energy Physics: https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP11(2018)131
CMS experiment CERN: https://home.cern/science/experiments/cms
69e Lindau Nobel Laureate meeting: https://www.mediatheque.lindau-nobel.org/meetings/2019