Projekti / Programi
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
večglasniška astrofizika, kozmični delci ekstremnih energij, hadronske interakcije pri najvišjih energijah, astronomija s svetlobo gama, tranzientni pojavi, črne luknje, temna snov, nova fizika
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
26. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
2.555 |
135.674 |
117.956 |
46,17 |
| Scopus |
2.583 |
168.480 |
148.716 |
57,57 |
Raziskovalci (21)
Organizacije (2)
Povzetek
Program P1-0031 Astrofizika osnovnih delcev je usmerjen v pridobitev boljše in celovitejše slike o vesolju, njegovih gradnikih, interakcijah med njimi in visoko-energijskih procesih v njem. Ključ do boljšega razumevanja fizike vesolja je kombiniranje informacij, ki nam jih prinašajo različni glasniki: fotoni, kozmični delci, nevtrini in gravitacijski valovi, zato se program osredotoča na komplementarne, več-glasniške raziskave. Ta ideja se odraža tudi v predlaganem novem imenu, P1-0031 Večglasniška astrofizika. Osnovni cilj programa je študij fizikalnih pojavov pri ekstremnih energijah v naravi in premikanje mej znanja na tem področju. Z našo aktivno udeležbo v mednarodnih znanstvenih kolaboracijah, ki so vodilne v svetovnem merilu, bomo prispevali k prebojnim odkritjem o pojavih povezanih s kozmičnimi delci ekstremnih energij, tranzientnimi astrofizikalnimi pojavi, temno snovjo ter možnimi mehanizmi, odgovornimi za asimetrijo med snovjo in anti-snovjo v vesolju. Pričakovani rezultati so izredno pomembni za napredek znanosti nasploh, še posebej pa za področja astrofizike osnovnih delcev, astrofizike in kozmologije. Raziskave kozmičnih delcev ekstremnih energij (UHECR) bodo potekale v okviru kolaboracije Pierre Auger. Dosedanje ugotovitve, kot sta močno pojemanje fluksa UHECR pri energijah nad 55 EeV in močna anizotropija njihovih vpadnih smeri, so že prispevale k pomembnemu napredku znanja na področju raziskav kozmičnih delcev. Za pojasnitev ključnih odprtih vprašanj, kot sta delčna sestava fluksa UHECR in identiteta njihovih izvorov, izvajamo obsežno nadgradnjo observatorija (AugerPrime), ki bo omogočala identifikacijo primarnih UHECR. Pri bodočih znanstvenih analizah se bo programska skupina osredotočila na študij delčne sestave fluksa primarnih UHECR in na študij anizotropije UHECR pri najvišjih energijah. Raziskave visoko- (HE, ? 20 MeV) in zelo visoko-energijske (VHE, ? 20 GeV) svetlobe gama bodo potekale v okviru kolaboracije Fermi Large Area Telescope (LAT) in observatorija Polje teleskopov Čerenkova (CTA). LAT je vodilni laboratorij v vesolju za raziskave HE sevanja gama, nastajajoči CTA, ki bo pokrival celotno nebo, pa imel bistveno boljšo občutljivost in kotno ter energijsko ločljivost za VHE sevanje gama od vseh dosedanjih naprav. Naše načrtovane aktivnosti v okviru LAT in CTA bodo pomembno prispevale k študiju izvorov kozmičnih delcev, interakcij svetlobe gama z medzvezdno snovjo, k raziskavam pospeševanja delcev s črnimi luknjami ter k iskanju temne snovi. Raziskave astrofizikalnih tranzientnih pojavov, med katere spadajo plimska raztrganja v bližini črnih lukenj, dogodki gravitacijskih valov, izbruhi sevanja gama in supernove, so še ena zelo pomembna in aktualna komponenta več-glasniške astrofizike, ki obeta pomembna nova odkritja na različnih področjih. Raziskave bomo izvajali v povezavi s pregledom neba LSST na Observatoriju Vere C. Rubin in kolaboracijami Gaia Science Alerts, teleskop Liverpool in ENGRAVE.
Pomen za razvoj znanosti
Komplementarna opazovanja pojavov v naravi pri ekstremnih energijah so ključna za pridobitev boljše in celovitejše slike o vesolju, njegovih gradnikih, interakcijah med njimi in visoko-energijskih procesih v njem. Pri tem uporabimo kombinacijo informacij, ki jih nosijo različni glasniki, fotoni, kozmični delci, nevtrini in gravitacijski valovi. Osnovni cilj programa je študij fizikalnih pojavov pri ekstremnih energijah v naravi in premikanje mej znanja na tem področju. Z našo aktivno udeležbo v mednarodnih znanstvenih kolaboracij (Observatorij Pierre Auger, Polje teleskopov Čerenkova, Fermi-LAT, Gaia, teleskop Liverpool, kolaboracija ENGRAVE in Observatorij Vere C. Rubin), ki so vodilne v svetovnem merilu, bomo prispevali k prebojnim odkritjem o pojavih povezanih s kozmičnimi delci ekstremnih energij, tranzientnimi astrofizikalnimi pojavi, temno snovjo ter možnimi mehanizmi, odgovornimi za asimetrijo med snovjo in anti-snovjo v vesolju. Pričakovani rezultati so izredno pomembni za napredek znanosti nasploh, še posebej pa za področja astrofizike osnovnih delcev, astrofizike in kozmologije. Raziskave kozmičnih delcev ekstremnih energij (UHECR, UHE, ? 1 EeV = 1018 eV) in njihovih interakcij v Zemeljski atmosferi pri energijah, ki več kot 10-krat presegajo tiste, dosegljive na trkalniku LHC, je ena izmed prioritet v bazični znanosti. UHECR so delci z najvišjimi energijami v naravi in študij trkov pri energijah, ki dosegajo nekaj 100 EeV s sedanjo tehnologijo nikoli ne bo mogoč v laboratorijih. Analiza in interpretacija delčnih podatkov o UHCER, zbranih z observatorijem Pierre Auger, je težavnejša od tistih na delčnih trkalnikih, vendar zaradi edinstvene priložnosti znanstveni skupnosti prestavlja velik izziv. Iskanje izvorov in načinov pospeševanja UHECR, ki je ena od prioritet observatorija, nam lahko razjasni mehanizme energijsko najbolj intenzivnih pojavov v naravi. Povezana dejavnost so raziskave gama svetlobe visokih (HE, ? 20 MeV) in zelo visokih (VHE, ? 20 GeV) energij. Ker potujejo premočrtno, neodvisno od vmesnih magnetnih polj, bi lahko ključno prispevali k določitvi izvorov njihovih izvorov in izvorov in UHECR, ki so po vsej verjetnosti povezani. Prispevamo k raziskavam Fermi Large Area Telescope (LAT), glavnega detektorja na satelitu Fermi Gamma ray Space Telescope, ki je od leta 2008 vodilni laboratorij za raziskave vesolja visoko energijsko svetlobo gama. Fermi LAT do sedaj odkril odkril več kot 5000 izvorov visoko-energijskih fotonov, kar je število znanih izvorov povečalo za cel velikostni red, ter nepričakovano odkril velike mehurčne strukture (t.i. "Fermijevi mehurčki"), ki se raztezajo iz središča naše Galaksije. Proučevanje razpadov ali anihilacije kandidatov za temno snov, ki jih je opravil Fermi LAT, so strogo omejile nabor možnih kandidatov in fizikalnih modelov, ki njihove lastnosti opisujejo, rezultati pa ključno prispevajo k odmevnim večglasniškim odkritjem v zvezi z izvori kozmičnih nevtrinov ekstremnih energij in emisijami visoko-energijskih fotonov pri izbruhih sevanja gama. Naša udeležba v projektu Cherenkov Telescope Array (CTA), ki je v fazi izgradnje največjega talnega observatorija za detekcijo gama svetlobe visokih energij, je naslednji korak, ki nas umešča med vodilne centre na področju visokoenergijske astrofizike. Naše načrtovane aktivnosti v okviru LAT in CTA bodo pomembno prispevale k študiju izvorov kozmičnih delcev, interakcij svetlobe gama z medzvezdno snovjo ter k raziskavam različnih vrst pospeševalnikov delcev s črnimi luknjami. CTA bo zaradi izjemno visoke občutljivosti služil tudi kot orodje za iskanje temne snovi, kršitve Lorentzove invariance in izvedbo drugih fundamentalnih fizikalnih testov. Raziskave astrofizikalnih tranzientnih pojavov, med katere spadajo plimska raztrganja v bližini črnih lukenj, dogodki gravitacijskih valov, izbruhi sevanja gama in supernove, so še ena zelo pomembna in aktualna komponenta več-glasniške astrofizike. Naše raziskave astrofizikalnih tranzientov, ki jih bomo izvajali v povezavi s pregledom neba LSST na Observatoriju Vere C. Rubin in kolaboracijami Gaia Science Alerts, teleskop Liverpool in ENGRAVE, bodo močno podprte s teoretičnimi raziskavami, ki bodo nadgradnja naših dosedanjih modeliranj. Večglasniška proučevanja kompaktnih objektov bodo v naslednjih 10 letih imela zelo visoko prioriteto v astrofiziki in obetajo, da bodo prinesla pomembna nova odkritja, kakor tudi nudila nove teste na različnih področjih od zvezdne dinamike in razvoja do temeljne fizike (enačba stanja v nevtronskih zvezdah, visoko-energijski procesi, teorije gravitacije, idr.). Impresivno hiter napredek prinaša priložnost za izboljšanje modeliranja relevantnih fizikalnih procesov na vseh velikostnih in energijskih skalah, s čemer se povečujejo možnosti za teoretski preboj in za ustreznejšo interpretacijo novih meritev na več fundamentalnih področjih fizike. Predlagani raziskovalni program je nenazadnje relevanten tudi za razvoj mlade generacije znanstvenikov in njihove mednarodne izkušnje, integracijo Slovenije v raziskovalne prioritete in raziskovalne projekte Evropske unije. K izgradnji oziroma nadgradnji observatorijev Cherenkov Telescope Array in Pierre Auger bodo največ prispevale institucije iz Evropske unije (Španije, Nemčije, Francije in Italije), zato bomo aktivnosti programske skupine koordinirali z delom naših kolaboracijskih partnerjev in skupaj nastopali tudi pri prijavah na evropske projekte v okviru Horizon Europe in drugih relevantnih mehanizmov financiranja.
Pomen za razvoj Slovenije
Neposredni pomen in korist predlaganega programa za slovensko gospodarstvo in družbo leži v možnosti prenosa znanja in naprednih tehnologij, razvitih za uporabo v mednarodnih kolaboracijah, n.pr. Observatoriju Pierre Auger (PAO) v Argentini v komercialno in družbeno koristno uporabo v Sloveniji, pri čemer smo bili že do sedaj zelo uspešni. Konkretno, kot spin-off osnovnih raziskav na PAO (lidarska karakterizacija atmosfere kot detektorskega medija observatorija, sinhronizacija talnega detektorskega sklopa z GPS signali) je Center za astrofiziko in kozmologijo Univerze v Novi Gorici na Otlici nad Ajdovščino postavil prvi lidarski observatorij v Sloveniji, ki je bil med drugim uporabljen za sledenje Islandskega vulkanskega pepela in daljinske meritve njegovih lastnosti leta 2010. Danes observatorij upravlja Center za raziskave atmosfere, na njem pa se nahaja tudi merilno mesto Agencije RS za okolje. Razvili smo tudi Ramanski lidar za daljinske meritve profilov vodne pare ter v sodelovanju s slovensko industrijo (Optotech, Fotona) tudi tri kanalni mobilni lidar za sledenje in identifikacijo aerosolov. Na podlagi najnovejših raziskav v okviru observatorija CTA smo v Sloveniji prispevali k raziskavam burje, študiju vpliva bioaerosolov na tvorbo ledenih kristalov v oblakih in raziskavam razširjanja atmosferskih onesnaževal. Vse razvite naprave že dajejo ne le znanstvene ampak tudi širše družbeno koristne rezultate. Trenutno tesno sodelujemo s slovenskimi gospodarskimi subjekti (n.pr. Aeorsol in Have Instruments), sodelovanje pa bomo v okviru predlaganega podaljšanja programa P1-0031 še razširili in intenzivirali. Posredni pomen predlaganega programa za družbo je aktivno in enakopravno sodelovanje slovenskih znanstvenikov in študentov v v vrhunskih svetovnih znanstvenih in tehnoloških raziskavah. Mednarodni uspeh predlaganega in podobnih projektov pomeni hkrati tudi priznavanje Slovenije kot visokotehnološke in napredne države, kar nadalje stimulira naše globalne ekonomske in finančne povezave. Ključen je tudi prenos znanja generacije dodiplomskih in magistrskih študentov, ki bodo izkušnje prenesli na druga področja. Nadaljevanje programa bo omogočilo prenos vrhunskega znanja in tehnologij v Slovenijo, še posebej pa bo omogočilo boljše razumevanje osnovnih interakcij v naravi, vključno z gravitacijo, katere delovanje zaenkrat najmanj razumemo. Rezultati programa bodo družbeno koristni na več nivojih, med njimi tudi na kulturnem in tehničnem nivoju, saj globlje razumevanje določenih pojavov vedno privede do razvoja novih orodij, ki v splošnem smislu služijo celotni družbi in civilizaciji. Nenazadnje vesolje zanima tudi širšo javnost, zato bomo s predavanji, novicami in drugimi načini posredovanja informacij obveščali ljudi in zviševali znanje širše javnosti o vesolju in njeno zavedanje o pomenu znanosti.
