Carlos Arguelles jaagt op deeltjes die verder gaan dan het standaardmodel

Icoon dat leest

Als je de kinderkamer van Carlos Argüelles-Delgado zag – het whiteboard om problemen op te lossen, de wiskundeboeken waar ze om vroegen als verjaardagscadeau – zou je waarschijnlijk niet verbaasd zijn dat dit kind zou opgroeien om de grenzen van de moderne natuurkunde te verleggen.

Jarenlang weten natuurkundigen dat de meest succesvolle theorie om te beschrijven waaruit het universum is gemaakt, het standaardmodel genoemd, is gebroken. Door te wrikken naar een van de grootste scheuren in het raamwerk – neutrino’s – wil Argüelles ontdekken wat de toekomst biedt voor het veld.

Neutrino’s zijn mysterieus, zelfs voor subatomaire deeltjes. Ze zijn moeilijk te bestuderen omdat ze nauwelijks interactie hebben met materie, en wat wetenschappers wel weten over hen is verbijsterend – zoals het feit dat neutrino’s massa hebben terwijl het standaardmodel voorspelt dat ze dat niet zouden moeten doen. „Daarom hou ik van neutrino’s“, zegt Argüelles. „Ze misdragen zich.“

Veel wetenschappers denken dat dit verwarrende gedrag een teken is dat neutrino’s worden beïnvloed door onontdekte deeltjes. In dat geval zouden demystificerende neutrino’s een nieuw venster op het universum kunnen openen. De vraag is: wie zijn deze verborgen partners en hoe kunnen wetenschappers ze vinden?

Opvallend onderzoek

Om naar antwoorden te zoeken, vertrouwt Argüelles vaak op gegevens van het IceCube Neutrino Observatory op Antarctica. De duizenden begraven detectoren van IceCube detecteren neutrino’s aan de hand van de zwakke lichtflitsen die ze achterlaten na interactie met ijs.

Voor hun doctoraat kamde Argüelles deze signalen door op zoek naar ’steriele‘ neutrino’s. Als dit ras van neutrino’s bestaat, zouden ze nog minder met materie omgaan dan normale neutrino’s. Steriele neutrino’s zouden verschillende verontrustende problemen met het standaardmodel kunnen verklaren, zoals waarom neutrino’s massa hebben en waarom antimaterie zeldzamer is dan materie. Steriele neutrino’s zijn ook een kandidaat voor donkere materie, de niet-geïdentificeerde stof die zwaarder weegt dan normale materie in het universum.

De zoektocht leverde een enorm project op, maar Argüelles voltooide het in ongeveer de helft van de tijd die typisch is voor Amerikaanse doctoraten in de natuurwetenschappen. En hoewel ze geen tekenen van het zogenaamde deeltje vonden, sloot Argüelles enkele ideeën uit over hoe het zou kunnen zijn.

foto van het IceCube Neutrino Observatorium bij de Zuidpool
Het IceCube Neutrino Observatorium nabij de Zuidpool zoekt naar de zwakke lichtflitsen die worden uitgezonden wanneer neutrino’s interageren met ijs.Felipe Pedreros, IceCube/NSF

„Het was een geweldige prestatie“, zegt neutrinofysicus Francis Halzen, die Argüelles‘ Ph.D. werk aan de Universiteit van Wisconsin-Madison en is de hoofdwetenschapper van IceCube. „Het was een kunstwerk.“

Argüelles zoekt ook naar andere mogelijke verborgen deeltjes, zoals WIMP’s, een hypothetisch deeltje dat een vorm van donkere materie zou kunnen zijn. En Argüelles is niet bang om verder onderzoek te doen dan hun specialiteit. Hoewel Argüelles geen expert was in kwantumcomputers, was hij de eerste die een kwantumcomputer gebruikte om te simuleren hoe neutrino’s van het ene type in het andere kunnen veranderen. Dat zou wetenschappers ooit kunnen helpen om neutrino-rijke gebeurtenissen zoals supernova-explosies beter te begrijpen.

„Ik heb er gewoon een hekel aan als mensen me vertellen dat ik iets niet kan doen“, zegt Argüelles.

Halzen beschrijft Argüelles als onverschrokken, het soort wetenschapper dat nooit bang is om vragen te stellen. „Ik denk niet dat ze enig respect hebben voor hun reputatie, ooit“, zegt hij.

Waarom bevat het heelal zoveel meer materie dan antimaterie? Spookachtige subatomaire deeltjes genaamd neutrino’s kunnen aanwijzingen geven.

achtergrondverhaal

De houding van Argüelles ten opzichte van onderzoek is deels gesmeed door eerdere worstelingen om ontberingen en discriminatie te boven te komen.

„Er zijn ergere dingen in het leven dan een probleem niet kunnen oplossen“, zeggen ze.

Opgroeien in Peru betekende een leven opbouwen op veranderende grond. De economie was onstabiel en soms had de familie van Argüelles moeite om de eindjes aan elkaar te knopen.

Hoewel de ouders van Argüelles steunden en kennis als een veilige investering zagen, verwierpen ze aanvankelijk de wens van Argüelles om natuurkunde te studeren. Argüelles veegde een traan uit hun oog en herinnert zich dat hun vader zei: „Je gaat gewoon dood van de honger.“ Al snel omarmden de ouders van Arguelles de beroepskeuze.

Argüelles zegt dat Peru, toen ze opgroeiden, ook een „extreem negatieve omgeving“ was voor LGBTQ+-mensen. „Ik ben een homoseksuele man,“ zeggen ze, „en het was heel, heel, heel moeilijk.“

Homohuwelijken worden in Peru niet erkend. Haatmisdrijven en discriminatie op grond van seksuele geaardheid werden pas in 2017 verboden, door een presidentieel decreet dat het Congres van het land probeerde maar niet ongedaan maakte.

Toen Argüelles Peru in 2012 verliet om te promoveren, ontdekten ze dat het studeren van natuurkunde in de Verenigde Staten niet zonder obstakels was. Bijna niemand hoog in het veld leek op hen. Ze worstelden onder het gewicht van de verwachtingen en waren van mening dat het uiten van hun angsten hen als zwak zou bestempelen. Maar met hulp van mentoren zette Argüelles door.

Nu, als assistent-professor aan Harvard, ziet Argüelles hun studenten – vooral vrouwen en Hispanics – voor dezelfde uitdagingen staan. Arguelles is gepassioneerd om hen te ondersteunen.

„Het gaat erom dat je niet opgeeft, toch?“ zegt Arguelles. “Sommige van die dingen maak ik zelf nog mee. Maar ik zal het overleven.”


Wil je iemand nomineren voor de volgende SN 10 lijst? Stuur hun naam, affiliatie en een paar zinnen over hen en hun werk naar sn10@sciencenews.org.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert