Juryrapport Shell Afstudeerprijzen voor Natuurkunde 2016

Melissa van Beekveld, Radboud Universiteit Nijmegen Possible Indirect Detection of Dark Matter and its impact on LHC Supersymmetry searches

Het afstudeerwerk van Melissa van Beekveld betreft het fundamenteel natuurkundig onderzoek aan een onderwerp op het grensvlak van de astrofysica en deeltjesfysica: de zoektocht naar donkere materie deeltjes via astrofysische waarnemingen, directe detectie experimenten, en hoge energie botsingsexperimenten met de LHC deeltjesversneller. Het ontsluieren van de aard van de donkere materie, dat volgens astronomische en kosmologische waarnemingen 80% van de materie in het heelal vormt, is een van de grote open vraagstukken binnen de huidige natuurkunde. In haar onderzoek heeft Melissa van Beekveld zich gericht op de meest veelbelovende kandidaat, het lichtste nieuwe deeltje dat voorkomt in de supersymmetrische uitbreiding van het standaard model. Zij heeft zeer veel verschillende aspecten van dit onderwerp bestudeerd, zowel van een theoretische als experimentele kant, en op een mooie en duidelijke manier met elkaar verbonden. Het belangrijkste nieuwe resultaat is dat zij de mogelijk waargenomen signalen van donkere materie deeltjes vanuit het centrum van de Melkweg heeft weten te koppelen aan een door haar zelf ontwikkelde nieuwe zoekstrategie voor het vinden donkere materie deeltjes bij het LHC-experiment. Het zeer succesvolle onderzoek van Melissa van Beekveld heeft geleid tot twee publicaties. Bovendien wordt de door haar voorgestelde zoekstrategie als zodanig veelbelovend gezien, dat deze bij het ATLAS-experiment zal worden toegepast. De jury was onder de indruk van de hoge kwaliteit van het afstudeerwerk, zowel wat betreft de astrofysische, de theoretische als ook de experimentele aspecten van het onderwerp. De afstudeerscriptie was helder geschreven, en didactisch uitstekend van opzet. Vooral de overtuigende onderbouwing van de nieuwe zoekstrategie maakte grote indruk. De jury was er zeer van overtuigd dat ze te maken hadden met een afstudeerwerk van hoog niveau.

Jeroen Bosch, Universiteit Twente Spectroscopic measurements on the width of open transmission channels

Het afstudeerwerk van Jeroen Bosch betreft het fundamenteel natuurkundig onderzoek naar de zogenaamde open kanalen waarin licht zonder verlies wordt getransporteerd in sterk verstrooiende media. Dit onderzoek is van grote relevantie voor o.a. de elektronengeleiding in nanodraden waar dit fenomeen en haar gedrag een belangrijke bouwsteen van de theorie zijn die dit geleidingsgedrag beschrijft. Hij heeft hier een nieuw experiment voor opgezet en is er als eerste in geslaagd de spectrale breedte van deze open kanalen te meten. Tot op heden waren er nog geen succesvolle metingen gerapporteerd in de literatuur. Deze eerste succesvolle metingen zijn daarom van groot belang om de schaarse theoretische modellen beter te kunnen toetsen. Over zijn afstudeerwerk is inmiddels, samen met andere leden van de groep waarin hij dit afstudeerwerk verrichtte, een publicatie verschenen in het vooraanstaande blad Optics Express. Een tweede publicatie met een theoretische analyse van de hand van zijn begeleider is in voorbereiding. Verder viel het de jury op dat Jeroen Bosch, afgaande op zijn studieresultaten, een uitstekende student is maar ook dat hij naast

zijn studie nog activiteiten heeft ontwikkeld en volgens zijn afstudeerbegeleider een student is met een kritische blik, eigenschappen die de jury ook mee heeft gewogen in zijn oordeel. De jury was onder de indruk van de hoge kwaliteit van het afstudeerwerk, zowel experimenteel als de theoretische onderbouwing daarvan. De afstudeerscriptie was helder geschreven, didactisch uitstekend van opzet en met een grote aandacht voor de beschrijving van het experiment en de analyse van de resultaten. De behaalde resultaten zijn uniek. De jury was er van overtuigd dat ze te maken hadden met een afstudeerwerk van hoog niveau.

Anne Meeussen, Universiteit Leiden Topological principles for the design of mechanical metamaterials

Het afstudeerwerk van Anne Meeussen betreft het fundamenteel natuurkundig onderzoek naar zogenaamde “designer materials”, een relatief nieuw onderzoeksgebied waarin zij, zoals blijkt uit haar afstudeerwerk, een aantal originele bijdragen heeft geleverd. Deze kunstmatige materialen, opgebouwd uit kunstmatige structuren, hebben een aantal onverwachte mechanische eigenschappen. De jury was onder de indruk van de aanpak in het afstudeerwerk, dat niet alleen de theorie van dit soort nieuwe materialen beschrijft maar ook deze theorie gebruikt om de onverwachte mechanische eigenschappen te beschrijven en daarnaast dit in een aantal goedgekozen prototypen van de structuren ook experimenteel heeft getoetst. Haar werk zal verschijnen in een tweetal publicaties. Het afstudeerwerk heeft de jury overtuigd van haar brede kennis en vaardigheden. Daarnaast heeft ze laten zien door middel van haar didactische video’s te beschikken over uitstekende communicatie vaardigheden. De jury was onder de indruk van de hoge kwaliteit van het afstudeerwerk en de breedte van het werk, waarin zowel de mathematische beschrijving als het experimentele en computationele werk opviel. Haar afstudeerscriptie was helder geschreven, met een uitstekende opbouw met toenemende complexiteit van de gekozen beschrijving. De behaalde resultaten zijn uniek. De juryleden waren er dan ook van overtuigd dat ze te maken hadden met een afstudeerwerk van hoog niveau en een student met exceptionele vaardigheden en een diepe kennis van de natuurkunde.

Prof. dr. ir. M.C.M. (Richard) van de Sanden, directeur FOM-Institute DIFFER, hoogleraar lage temperatuur plasmafysica en chemie Technische Universiteit Eindhoven Prof. dr. E.P. (Erik) Verlinde, hoogleraar theoretische natuurkunde Universiteit van Amsterdam

De jury vergaderde op 2 november onder leiding van Mr. R.J. graaf Schimmelpenninck, bestuurslid en penningmeester KHMW; daarnaast waren ter vergadering aanwezig Prof. dr. A.P. IJzerman, secretaris natuurwetenschappen, en Mevr. Drs. S. van Manen, secretaris.