Projekti / Programi
Eksperimentalna fizika osnovnih delcev
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P210 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizika osnovnih delcev, kvantna teorija polja |
eksperimentalna fizika, fizika osnovnih delcev, pospeševalniki, detektorji, CERN, DESY, KEK, ATLAS, Belle, DELPHI, HERA-B, leptoni, kvarki, interakcija, Standardni model, supersimetrija, Higgsov bozon, simetrija CP, mezoni, polvodniški detektorji, števec Čerenkova, medicinsko slikanje
Raziskovalci (34)
Organizacije (4)
Povzetek
Raziskave so usmerjene v meritve v svetu osnovnih delcev, kjer preučujejo osnovne gradnike narave in interakcije med njimi, ter v razvoj in uporabo tehnološko zahtevnih detektorjev delcev. Eksperimenti se izvajajo v okviru velikih znanstvenih kolaboracij v mednarodnih središčih za fiziko delcev: ATLAS in DELPHI v CERN-u pri Ženevi, Belle v KEK v Tsukubi in HERA-B v DESY v Hamburgu. Cilji eksperimentov v naslednjem petletnem obdobju so dokončanje in objava preostalih analiz podatkov zbranih pri DELPHI in HERA-B, precizijske meritve parametrov kršitve simetrije CP in redkih razpadov mezonov B z detektorjem Belle in pionirske raziskave v energijskem območju do 1 TeV z detektorjem ATLAS v pričakovanju odkritja Higgsovega bozona in supersimetričnih delcev ali pojavov izven Standardnega modela. Te meritve bodo pojasnile zadnje še nepotrjene napovedi Standardnega modela, predvsem glede izvora mase in dale natančne smernice k snovanju poenotene teorije vseh interakcij. Tehnologija naprednih detektorjev, razvitih za te eksperimente, bo uporabljena za nove metode slikanja v medicini. Sodelovanje pri pilotski uporabi računalniške tehnologije GRID na svetovni skali za potrebe obdelave podatkov s trkalnika LHC bo predstavljalo zametek te ene najbolj obetavnih tehnologij prihodnosti v Sloveniji.
Pomen za razvoj znanosti
Opisane raziskave predstavljajo vrhunsko znanstveno ustvarjanje na meji znanstvenih in tehnoloških zmožnosti celotnega človeštva in so preizkušane ter odobrene v recenzijah programskih svetov mednarodnih središč, v katerih se izvajajo. Namenjene so preverjanju dogajanja v svetu osnovnih gradnikov narave in interakcij med njimi. Uporabljajo pospeševalnike najvišjih energij ali posebnih lastnosti, kar jim omogoča razširiti meje spoznanj o Naravi. Visoke gostote energije nas vodijo v svet, kot je obstajal takoj po Velikem poku in s tem pripomorejo k razumevanju nastanka Vesolja. Simetrije v naravi in njih kršitev so eno osnovnih pomagal sodobne znanosti. Standarni model elektrošibke in močne interakcije je ena najbolj uspešnih teorij v zgodovini znanosti, ki bo v zadnjih podrobnostih preverjena prav pri predlaganih raziskavah. Eksperimenti, v katerih je udeležen program, imajo vse možnosti za odkritje pojavov izven Standardnega modela, bodisi napovedane in že dolgo pričakovane supersimetrije ali pa kake bolj eksotične nadgradnje. Eno pomembnih nerešenih vprašanj sodobne znanosti je prevlada snovi (delci) nad antisnovjo (antidelci). v Vesolju Ruski fizik A. Saharov je že l. 1967 postavil tri pogoje za tak asimetričen razvoj Vesolja. Eden teh je kršitev simetrije CP, ki jo merimo v svetu osnovnih delcev. Tudi drug pogoj, razpadi delcev v katerih se krši ohranitev barionskega števila, sodi na to področje znanosti. Z meritvami na detektorju Belle smo natančno izmerili kršitev simetrije CP v sistemu mezonov B in s tem postavili nov mejnik na tem področju. Vendar meritve kršitve simetrije CP kažejo, da je izmerjena kršitev simetrije CP znatno premajhna, da bi pojasnila opaženo popolno prevlado snovi v Vesolju. Obstajati morajo torej dodatni, doslej neznani izvori kršitve, povezani z novimi delci in procesi, ki jih imenujemo Nova fizika. Odkritje novih virov kršitve CP bo morebiti pojasnilo vprašanje asimetrije Vesolja, kot jo opazimo danes. Procesi Nove fizike, če obstajajo, bodo nedvomno predstavljali veliko spremembo v razumevanju sestave sveta. Če za primer vzamemo supersimetrične razširitve SM, temelječe na teoriji strun, si lahko predstavljamo, da bi vplivale na dojemanje narave podobno, kot je vplivala teorija relativnosti z vpeljavo četrte, časovne dimenzije, kot enakovredne trem prostorskim. Teorije namreč predvidevajo deset namesto treh prostorskih koordinat, dodatne dimenzije pa se ne raztezajo v neskončnost kot že poznane, pač pa so skrčene in mnogo velikostnih redov manjše od dimenzij težkih delcev sestavljenih iz kvarkov. Medtem ko bo na trkalniku LHC mogoče neposredno pridobiti signale za obstoj delcev, ki jih napoveduje Nova fizika, pa bo mogoče z precizijskimi meritvami z detektorjem Super Belle razlikovati med posameznimi modeli in s tem določiti lastnosti doslej neznanih delcev.
Pomen za razvoj Slovenije
Bistveno je sodelovanje slovenske znanosti pri vrhunskih raziskavah o temeljnih zakonitostih v naravi. Iz raziskovanja pod enakopravnimi pogoji in skupaj z znanstveniki s celega sveta je Sloveniji omogočeno: - sodelovanje pri predlaganju in izvedbi vrhunskih raziskav na enem najodmevnejših področij znanosti - objava raziskav v mednarodnih revijah in na znanstvenih srečanjih - vzgoja mladih raziskovalcev v mednarodnem sodelovanju in tekmovanju z vrstniki s celega sveta - dostop in delo z najmodernejšo tehnologijo na področjih detektorjev, elektronike in računalništva - prenos teh tehnologij v domače okolje - uporaba pridobljenega znanja na drugih področjih - udeležba slovenske industrije pri razvoju in dobavi izdelkov visoke tehnologije. Pristop do tehnoloških programov CERNa in dobava opreme, povezane s pospeševalniško infrastrukturo, sta omejena z dejstvom, da Slovenija, za razliko od vseh ostalih srednjeevropskih držav, ni članica te mednarodne organizacije. Stik z vrhunsko tehnologijo, velikokrat celo v fazi njenega razvoja in preizkušanja, je ključen tako za vzgojo mladih kadrov z visokim inovacijskim potencialom, kot tudi za ohranjanje tehnološke izobraženosti starejših raziskovalcev, ki preko svoje pedagoške dejavnosti to prenašajo na mlade. Preko skupnega dela v mednarodnih kolaboracijah stkane vezi naravno vodijo do sodelovanja v tehnoloških projektih. Polnopravno sodelovanje slovenskih znanstvenikov v velikih mednarodnih kolaboracijah utrjuje ugled slovenske znanosti in prispeva k prepoznavnosti slovenske države. Dodatno k temu pripomore organizacija mednarodnih srečanj v Sloveniji, bodisi znanstvenih konferenc in šol, bodisi delovnih srečanj kolaboracij. Razvoj novih hitrih računskih metod v kombinaciji z distriburano obdelavo podatkov bo predvidoma spodbudil tudi razvoj drugih vej znanosti, kjer so potrebne velike računske zmogljivosti in/ali računske simulacije (računalništvo, informatika, meteorologija, statistika) ter v končni fazi tudi bistveno vplival na razvoj informacijske infrastrukture. Za primer lahko navedemo, da je bil že Svetovni splet (World Wide Web) razvit prav v Evropskem laboratoriju za fiziko delcev (CERN) v Ženevi za potrebe projekta LHC; le-ta se je danes razrasel v popolnoma novo vejo informacijske tehnologije. Podobne napovedi veljajo tudi za razvoj distribuiranega računstva (Grid), ki se razvija za potrebe projekta LHC.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
