Projekti / Programi
Struktura hadronskih sistemov
01. januar 2015
- 31. december 2021
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P220 |
Naravoslovno-matematične vede |
Jedrska fizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Elektromagnetna in spinska struktura nukleonov in jeder, realno in virtualno comptonsko sipanje, oblikovni faktorji, vzbujena stanja, elektronsko senčenje pri jedrskih reakcijah, adaptivna sita v časovnem prostoru, tekočinskoscintilacijska spektrometrija, okolje, goriva
Raziskovalci (22)
Organizacije (2)
Povzetek
Na področju raziskav elektromagnetne in spinske strukture nukleonov in lahkih jeder
se bomo posvetili 1) študiju elektromagnetnih oblikovnih faktorjev nukleonov, zlasti magnetnemu oblikovnemu faktorju nevtrona (GMn) pri visokih prenosih gibalne količine; 2) študiju globoko virtualnega comptonskega sipanja (DVCS) na protonih; 3) študiju realnega comptonskega sipanja pri visokih energijah vpadnih fotonov in pri visokih prenosih prečne gibalne količine (-t), da bi tako preverili veljavnost faktorizacije matričnih elementov; 4) virtualnemu comptonskemu sipanju pri nizkih prenosih gibalne količine, od koder bomo pridobili informacijo o posplošenih polarizabilnostih nukleonov, ter 5) študiju vzbujenih stanj nukleonov v procesih elektroprodukcije lahkih in čudnih mezonov (zlasti pionov in kaonov) za določitev elektroprodukcijskih in sipalnih amplitud.
Na področju naših raziskav elektronskega senčenja pri jedrskih reakcijah bomo študirali reakcije v inverzni kinematiki. Nadaljevali bomo z že začeto reakcijo 1H(7Li,α)4He, pri čemer bomo protone implantirali še v druge kovine, ki jih do sedaj še nismo uporabili. Kasneje načrtujemo še študij reakcij 1H(19F,αγ)16O, 2H(19F,n)20Ne in 1H(11B,γ)12C. V kolikor s pospeševalnikom Tandetron na IJS ne bomo uspeli doseči želenih energij žarka, bomo poskusili načrtovane reakcije študirati na kakšnem drugem pospeševalniku v tujini. Zgornje reakcije smo izbrali zaradi visokih reakcijskih presekov in njihovega resonančnega poteka. Tako bomo lahko hkrati izmerili potencial elektronskega senčenja in morebiten premik resonance, iz česar bomo lahko sklepali na vpliv jedrske okolice na atomsko jedro.
V raziskavah digitalnega procesiranja signalov bomo adaptivno filtriranje in analizo signalov iz polvodniških in scintilacijskih detektorjev za nabite delce in ionizirajoče fotone
nadgradili v polno-pretočno shemo z rekurzivnim sitom v časovnem prostoru, ob skrbnem modeliranju paralelnih in serijskih šumov analognega dela verige za zajem.
Laboratorij za tekočinskoscintilacijsko spektrometrijo bo nadaljeval delo na že vpeljanih področjih (spodnje točke od 1-3) in posegel po novih izzivih (točki 4 in 5):
1. razvoj, vpeljava, optimizacija in validacija novih LSC metod:
a) C-14 v vodah,
b) tritij v obliki vode v organskih vzorcih in
c) celotna aktivnost sevalcev alfa in beta v vzorcih vod.
2. obravnava okoljskih vzorcev in goriv,
3. interdisciplinarna interpretacija rezultatov,
4. metrološke študije:
a) priprava interkomparacijskih vzorcev,
b) karakterizacija referenčnih materialov,
5. nadgradnja informacijsko–podatkovnega sistema.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagane raziskave elektromagnetne in spinske strukture nukleonov in lahkih jeder v laboratorijih Jefferson Lab in MAMI so na frontni črti eksperimentalne hadronske fizike. Pridobljeni eksperimentalni rezultati bodo edinstveni, saj naštetih količin in opazljivk ni mogoče meriti nikjer drugje na svetu. V reakcijah, ki jih bomo študirali, bomo določali fundamentalne količine, kot so elastični oblikovni faktorji, polarizabilnosti, matrični elementi prehoda iz osnovnega v vzbujena stanja, sipalni preseki pri visokih prenosih gibalne količine, in sicer z veliko statistično (ter zaradi dobrega poznavanja eksperimentalne opreme in programskih paketov tudi sistematično) natančnostjo.
Elektronsko senčenje pri jedrskih reakcijah je pomembno na več področjih. V bazičnih raziskavah je pomembno za naše razumevanje dogajanja v zvezdah, tako pri tvorbi energije, kot pri eksplozivnih dogodkih, pri katerih nastajajo kemijski elementi. Prav tako bi bilo lahko pomembno za primarno nukleosintezo po velikem poku, kjer še nismo rešili problema prevelike produkcije litija v vseh računih. Po drugi strani bi bilo elektronsko senčenje lahko priročna razlaga za pojav hladne fuzije, če ta res obstaja, kar bi seveda rešilo problem energije prihodnosti za človeštvo.
V številnih eksperimentih v žarku, tako v osnovnih raziskavah v subatomski fiziki kot pri analizi materialov in tkiv, je prav zajem detektorskih signalov tisto ozko grlo, ki zavira hiter zajem informacij ob merjenem sistemu. S predvidenimi izboljšavami sistemov za zajem bomo slednjo ožino v pridobivanju znanja razširili takorekoč za velikostni red.
Optimizirane metode v tekočinskoscintilacijski spektrometriji, novi pristopi pri zajemu podatkov, njihov nabor in izkoriščenost ter nova programska orodja bodo preko znanstvenih prispevkov dostopna tudi širši strokovni javnosti ter posredno vsem zainteresiranim uporabnikom. Nižje meje detekcije odpirajo vrata v nove dimenzije oziroma omogočajo izčrpnejšo in realnejšo interpretacijo merskih rezultatov. Predlagane novosti (5 spektrov namesto 2, kalibracijske krivulje na podlagi realnih vzorcev, premična energijska okna) bodo splošno uporabne in zanimive tudi za druge radionuklide in matrike v tekočinskoscintilacijski spektrometriji.
Pomen za razvoj Slovenije
Kot smo že prej omenili, bi lahko elektronsko senčenje pri jedrskih procesih vodilo do rešitve problema produkcije energije v prihodnosti na Zemlji. To bi vsekakor koristilo Sloveniji, še posebej, če bi bilo prvič narejeno prav tu.
Laboratorij za tekočinskoscintilacijsko spektrometrijo je edini v Sloveniji, ki lahko izmeri vsebnost tritija v vodah dovolj natančno in točno ter s takimi mejami detekcije, da so rezultati uporabni za datacijo vod in druge hidrološke študije. Padavinske tritijeve krivulje bodo omogočile natančnejši opis vodonosnikov. Naše storitve so neobhodno potrebne pri popisu in kategorizaciji vodnih teles, naše redne stranke so tudi podjetja, kjer stekleničijo mineralne vode oziroma upravljajo s termalnimi izviri. Izvajamo tudi del nacionalnega monitoringa in tudi za to dejavnost potrebujemo izboljšane metode, predlagane v tem programu. Naša LSC spektrometra, znanje, izkušnje in razpoložljiv števni čas nam omogočata, da lahko določimo vsebnost biokomponent v gorivih v mejah, ki jih zahtevajo upravni organi (Carinski laboratorij). Na nas se obračajo že tudi upravni organi drugih držav. Zaradi dobrih rezultatov v mednarodnih interkomparacijskih meritvah postajamo prepoznavni tudi izven naših meja. Vrhunska oprema nam omogoča implementacijo in optimizacijo novih metod, ki jih potrebujejo uporabniki v slovenskem gospodarstvu in drugih raziskovalnih področjih doma in po svetu.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
