Interview Auke-Pieter Colijn & Jordy de Vries

English follows Dutch

Theorie en experiment

Samenwerken is een van de belangrijkste ingrediënten van het werken bij Nikhef. Vandaag: de verbinding tussen theoreticus Jordy de Vries en experimentator Auke Pieter Colijn.

Auke Pieter Colijn (UvA/Nikhef donkere-materie-experiment XENONnT): “Deze samenwerking begon met een geslaagde gezamenlijke aanvraag voor een nieuwe promovendus. Die vormt als het ware de scharnier tussen Jordy en mij, en doet zowel theorie als experimenteel werk. Zonder Nikhef zouden we elkaar denk ik niet zo gemakkelijk gevonden hebben.”

Jordy de Vries (Theoriegroep Nikhef): “Ik werk vooral met Saad, onze promovendus, aan nieuwe berekeningen. Auke spreek ik momenteel voornamelijk bij de koffie. Terwijl we maar een verdieping van elkaar vandaan zitten.”

Auke Pieter: “Als we metingen gaan doen en het aankomt op analyses en interpretatie van de data gaan we elkaar denk ik wel vaker spreken. Ook op kantoor.”

Jordy: “We doen een project over een zeldzaam soort verval in xenon-136 atomen, waarbij twee elektronen tegelijk vrijkomen. Zulk dubbel betaverval is in de speurtocht naar donkere materie een achtergrondsignaal. Maar je kunt het ook op zich bestuderen en proberen er van te leren. Wie weet zit er een afwijking die iets zegt over het Standaardmodel van de deeltjes.”

Auke Pieter: “Met de XENONnT-detector in Gran Sasso speuren we vooral naar signalen van donkere materie. Maar in iedere cilinder xenongas zit ook een paar procent van de isotoop 136. Het signaal zit dus onvermijdelijk in je metingen. Dat willen we nu ook gebruiken.”

Jordy: “Wat we doen is theoretisch voorspellen hoe het energiespectrum van de twee elektronen eruit ziet. Dat is een lastige berekening, als je het goed wilt doen. Saad heeft belangrijke nieuwe correcties berekend, zijn eerste Theorie-paper. Nu moeten we die met metingen gaan vergelijken.”

Auke Pieter: “Voor ons is die berekening belangrijk om de achtergrond te voorspellen, waartegen donkere materie zich kan aftekenen. En inmiddels zijn er andere groepen die dat resultaat ook quoten in hun achtergrondsimulaties.”

Jordy: “Ik werk al langer aan dubbel betaverval, ik ken de theoretici die je nodig hebt. Maar deze verbinding met een experiment is wel heel motiverend voor me. Het is prettig om te weten dat je rekent aan een meetbaar verschijnsel, en dat mensen er echt mee bezig zijn.”

Auke Pieter: “Jordy is door die belangstelling voor dit project wel heel erg cruciaal, ik ben als experimentator meer inwisselbaar.”

Jordy: “Auke helpt me absoluut bij het begrijpen van statistische technieken en experimentele details, hoor. Ik besef meer dat ik sommige dingen echt niet weet.”

Auke Pieter: “En ik zie bij de besprekingen met Saad theoretische details langskomen die ik niet kende. Heel interessant. Ik word een betere natuurkundige van dit project. Maar ik ben bijvoorbeeld geen auteur van dat eerste artikel, dat zou te makkelijk zijn. Ik sta in het dankwoord, wat ik al heel wat vind.”

Jordy: “Dit onderwerp is wel een beetje niche, er zijn niet heel veel mensen mee bezig en je zult er niet snel een heel experiment voor optuigen. Maar in de zijlijn van een donkere materie-experiment is het een fijne verbreding van de science agenda. Jagen op eventuele afwijkingen van het standaardmodel is een nuttig extra argument bij aanvragen.”

Lees hier de overige afleveringen van deze korte reeks over samenwerken bij Nikhef.

Lees meer over het XENONnT-experiment (donkere materie): https://www.nikhef.nl/program/xenon/
Lees meer over de afdeling Theorie: https://www.nikhef.nl/program/theoretische-fysica/

___________________________________________________________

Theory and experiment

Collaboration is one of the key ingredients of working at Nikhef. Today: the connection between theorist Jordy de Vries and experimenter Auke Pieter Colijn.

Auke Pieter Colijn (UvA/Nikhef dark-matter experiment XENONnT): ‘This collaboration started with a successful joint application for a new PhD student. He forms the hinge, so to speak, between Jordy and me, doing both theory and experimental work. Without Nikhef, I don’t think we would have found each other so easily.’

Jordy de Vries (Nikhef Theory Group): ‘I mainly work with Saad, our PhD student, on new calculations. Auke I mainly talk to over coffee at the moment. While we are only one floor away from each other.’

Auke Pieter: ‘When we start doing measurements and it comes to analyses and interpretation of the data, I think we will talk to each other more often. Also in the office.’

Jordy: ‘We are doing a project on a rare kind of decay in xenon-136 atoms, where two electrons are released at the same time. Such double beta decay is a background signal in the search for dark matter. But you can also study it on its own and try to learn from it. Who knows, there might be an anomaly there that says something about the Standard Model of particles.’

Auke Pieter: ‘With the XENONnT detector in Gran Sasso, we are mainly looking for dark matter signals. But every cylinder of xenon gas also contains a few percent of the isotope 136. So the signal is inevitably in your measurements. That’s what we want to use now.’

Jordy: ‘What we are doing is theoretically predicting what the energy spectrum of the two electrons looks like. That’s a tricky calculation, if you want to get it right. Saad has calculated important new corrections, his first Theory paper. Now we have to start comparing those with measurements.’

Auke Pieter: ‘For us, that calculation is important to predict the background, against which dark matter can stand out. And meanwhile, other groups are also quoting that result in their background simulations.’

Jordy: ‘I’ve been working on double beta decay for some time, I know the theorists you need. But this connection to an experiment is very motivating for me. It’s nice to know that you are computing on a measurable phenomenon, and that people are really working on it.’

Auke Pieter: ‘Jordy is very crucial because of that interest in this project, I am more interchangeable as an experimenter.’

Jordy: ‘Auke definitely helps me understand statistical techniques and experimental details, you know. I realise more that there are some things I really don’t know.’

Auke Pieter: ‘And I see theoretical details coming along in discussions with Saad that I didn’t know. Very interesting. I’m becoming a better physicist from this project. But I’m not an author of that first article, for example; that would be too easy. I am in the acknowledgements, which I think is already quite something.’

Jordy: ‘This topic does have a bit of a niche, not very many people are working on it and you won’t be rigging a whole experiment for it any time soon. But on the sidelines of a dark matter experiment, it is a fine broadening of the science agenda. Hunting for any deviations from the standard model is a useful additional argument in applications.’

Read the other instalments of this short series on collaboration at Nikhef here.

Read more about the XENONnT experiment (dark matter): https://www.nikhef.nl/en/programs/xenon1t/
Read more about the Theory department: https://www.nikhef.nl/en/programs/theoretical-physics/