Projekti / Programi
Teorija jedra, osnovnih delcev in polj
01. januar 2009
- 31. december 2014
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| 1.07.00 |
Naravoslovje |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P2 |
Naravoslovno-matematične vede |
P2 |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Kvarkovski modeli, vzbujena barionska stanja, šibki razpadi, mezoni B in D, kromodinamika na mreži, standardni model, infrardeče singularnosti, p-dimenzionalne membrane, teorije poenotenja, monopoli, protonski razpad, problem treh teles, računalniška fizika, ionizacija
Raziskovalci (20)
Organizacije (2)
Povzetek
Raziskovali bomo lastnosti hadronov v modelih kiralnih kvarkov s povdarkom na računanju amplitud šibke- in elektroprodukcije pionov, ki naj bi bile izmerjene v načrtovanih eksperimentih v Mainzu in JLabu.
Načrtujemo raziskavo razpadnih mehanizmov v neleptonskih šibkih razpadih težkih mezonov, količin povezanih s kršitvijo simetrije CP v teh razpadih, ter možnih signalov nove fizike v redkih razpadih težkih mezonov.
Nameravamo preučevati hadronske lastnosti in hadronske razpade z uporabo neperturbativne kvatne kromodinamike na mreži.
Nameravamo raziskati (i) ali kvatne Yang-Mills teorije polja obstajajo v aksialnih umeritvah in (ii) ali imajo masno vrzel ter omejujejo kvarke, pri čemer si bomo pomagali z analogijo problema (i) s problemom variacijske formulacije kvantnega sipanja brez singularnosti, pri problemu (ii) pa z gravitacijsko-umeritvenimi dualnostmi v razlagi vloge nepopolne Bloch-Nordsieck pokrajšave infrardečih singularnosti v perturbativno izračunanih presekih.
Del našega raziskovanja bo namenjen študiju fizike visokih energij izven standardnega modela, supersimetričnega velikega poenotenja, fermionskih mas in mešanja, magnetnih monopolov, razpada protona in kozmologije.
Preučili bomo teorijo relativnosti in kvatno teorijo polja v ravnem in ukrivljenem prostoru Clifford, ki je neposredna vendar netrivialna razširitev čas-prostora, z namenom poenotenja osnovnih interakcij in razrešitve nekaterih pomembnih problemov, kot so temna snov in temna energija v vesolju ter kozmološka konstanta.
Raziskovali bomo popravke k visokoenergijski eno- in dvoionizaciji dvo-elektronskih ionov, za kar bomo izračunali lokalno pravilne valovne funkcije treh teles z visoko natančnostjo. Nadalje bomo izboljšali in razširili uporabnost nadavno razvite metode kvazilinearizacije.
Pomen za razvoj znanosti
V svetovnem smislu so naše raziskave del teoretičnih raziskav na področju fizike jedra, osnovnih delcev in polj. Njihov osnovni namen je opis osnovnih delcev in interakcij med njimi. Obenem je pomembno, da imajo naše raziskave napovedano naravo in jih lahko preverimo v eksperimentalnih laboratorijih. Našteli bomo konkretne razloge, ki so pomembni za razvoj znanosti. Zaradi neperturbativnega značaja kvantne kromodinamike v področju nizkih energij so raziskave v okviru kvarkovskih modelov pomembne za razumevanje strukture nukleonov in procesov med hadroni. Računi elektroprodukcijskih amplitud za mezone so pomembni tudi pri interpretaciji meritev in planiranju novih eksperimentov v JLabu (ZDA) in Mainzu (Nemčija). Predlagane simulacije s kromodinamiko na mreži bodo razjasnile nepojasnjeno naravo nekaterih opaženih hadronskih resonanc. Poleg tega bo primerjava rezultatov kromodinamike na mreži z eksperimentalnimi rezultati nakazala, kako dobro obvladamo neperturbativno naravo močne interakcije v teoriji. Simulacije bodo prispevale k boljšemu razumevanju strukture hadronov. Pričakujemo, da bodo rezultati našega dela vplivali na področje fizike osnovnih delcev na naslednji naein: i) raziskave, ki jih bomo obravnavali, bodo omogočale modelsko neodvisno preverjanje, da direktna iskanja niso zgrešila resonanc ter ii) bodo omogočila iskanje efektov nove fizike preko kinematične meje LHC in s tem tlakovala pot v prihodnost fizike osnovnih delcev. Raziskave kršitev simetrij okusa pri visokih pT bodo neposredno zadevala spremembe signalov nove fizike na LHCDo sedaj je večina simulacij signalov na ATLAS in CMS privzemala minimalno zlomitev okusa (MFV) in še to v svoji najbolj naivni inačici. Predlagani projekt ima lahko tu precejšen vpliv, saj večja kršitev dinamike okusa v razpadih resonanc lahko vodi v več robov v masnih porazdelitvah zaradi prispevkov različnih resonanc v isto končno stanje, ter tako celo v morebitne težave pri določanju masnih spektrov. Velike kršitve okusne simetrije so še vedno dovoljene, saj nizkoenergijski procesi omejujejo predvsem procese določene kiralnosti. V splošnem pričakujemo dovolj velike dovoljene kršitve okusa, da je detekcija na LHC mogoča, v projektu pa bi radi ta pričakovanja kvantificirali. Trenutno so teoretske raziskave na področju fizike osnovnih delcev še posebno pomembne, ker bo še to leto začel delovati pospeševalnik LHC. Poznavanje nadgradenj standardnega modela bo pripomoglo k interpretaciji možnih signalov. Istočasno bomo lahko preverili veljavnost napovedi raznih modelov. Med temi je posebno prediktiven nesupersimetrični model SU(5), ki smo ga predlagali. Dober del parametričnega prostora tega modela bo LHC preveril v naslednjih letih. Problemi na področju ionizacije so izbrani glede na aktualne eksperimente na novejših sinhrotronih. Med zanimivimi novejšimi efekti je "quasi-free" mehanizem, katerega resno proučevanje se je začelo v naši skupini.
Pomen za razvoj Slovenije
Opis interakcij osnovnih delcev je znan kot standardni model. Sodobni kulturni svet je zelo zainteresiran, da čim bolj zazna strukturo in naravo osnovnih interakcij in zato namenja veliko sredstev v ta namen. Za kulturni razvoj Slovenije je pomembno, da so med nami ustvarjalni ljudje, ki aktivno sodelujejo pri nastanku te slike, kajti svet bo priznal Sloveniji le takšen kulturni nivo, kakršnega bo soustvarjala s svetom. Raziskovanje samih osnov fizike ima tudi širše družbene posledice saj spreminja naš pogled na svet. Za Slovenijo je pomembno, da ima skupino, ki sodeluje pri tovrstnih raziskavah, saj se tako vnaša v slovenski raziskovalni in kulturni prostor zavedanje o novih dosežkih in novih pogledih na strukturo osnovnih gradnikov narave. Predvsem pa se na ta način tudi omogoča prenos novih spoznanj neposredno v visokošolski učni proces. Teoretične študije naše skupine lahko veliko pomagajo slovenskim eksperimentalnim fizikom osnovnih delcev, predvsem v obliki novih teoretičnih napovedi, svetovanju ter pri iskanju pomena in interpretacije eksperimentalnih rezultatov. Za Slovenijo je pomembno, da je aktivna tudi na področju kromodinamike na mreži, saj daje ta ab-initio metoda vedno zanesljivejše rezultate zaradi vedno bolj zmogljivih računalnikov in metod. Domače znanje na tem področju pride prav tudi eksperimentalnim kolegom osnovnih delcev pri interpretaciji teoretičnih rezultatov dobljenih s to metodo. Pri tovrstnih simulacijah je povezovanje v mednarodne skupine neobhodno potrebno, saj se numerično zahtevni izračuni izvajajo na specializiranih superračunalnikih. Predlagane raziskave bodo vplivale na družbenoekonomski razvoj Slovenije na sledeči način: predlagane raziskave so prve raziskave hadronske fizike pri visokih energijah v Sloveniji. Od sodelovanja z raziskovalci v EU in ZDA pričakujemo prenos tovrstnih znanj v Slovenijo. Vpetost dela s tujimi partnerji, objavljanje v mednarodnih revijah ter aktivno sodelovanje na mednarodnih konferencah pripomore k promociji Slovenije. Dobro poznavanje najsodobnejših rezultatov in teorij je nujno pri poučevanju in medsebojni pomoči z eksperimentalnimi fiziki. V okviru razvoja dveh lastnih fizikalnih metod za problem treh teles v kvantni mehaniki razvijamo tudi programsko kodo zanju. Vzdržujemo visok nivo znanja na področju optimizacije velikih programskih paketov, pri katerih so programerski prijemi bistveno različni od tistih, ki se uporabljajo pri študiju fizike, kjer je poudarek na enostavnosti, preglednosti in določeni eleganci kode. Veliki programi na primer zahtevajo lokalnost podatkov za učinkovito premikanje le-teh med spominom in procesorjem, kar pogosto pomeni popolnoma drugačno topologijo kode kot pri malih programih. Drug primer je težavna presoja, ali je smiselno program razbiti na več šibko povezanih procesorjev, ali pa ga narediti večnitnega na močno povezanih procesorjih s skupnim spominom. Ta “know-how” lahko efektivno zmanjša potrebna sredstva za računalniško opremo tudi za polovico, gradi pa tudi zaklad orodij, ki omogoča npr. izvedbo aplikativnih nalog. Tako je bil realiziran model letala, s katerim je mogoče simulirati, na primer, Pilatus PC-9, uporabljeno pa je bilo znanje iz razvoja metode opisa treh teles ter optimizacije različnih programov, saj je model letala sposoben generirati tudi do 250 stanj na sekundo, in to pri nesimetrični konfiguraciji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
