Projekti / Programi
Teorija jedra, osnovnih delcev in polj
01. januar 2015
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| 1.07.00 |
Naravoslovje |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P002 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Higgsov bozon, kvark top, LHC, fizika okusa, kršitve CP, fizika izven standardnega modela, leptokvarki, CP asimetrija, električni dipolni moment, teorije poenotenja, supersimetrija, nevtrinske mase, kvazilinearizacija, QLM, korespondenca AdS/CFT, kromodinamika na mreži, tetrakvarki
Raziskovalci (25)
Organizacije (2)
Povzetek
Raziskovali bomo dinamiko nukleonskih resonanc v območju, kjer pričakujemo, da igrajo pomembno vlogo čudni mezoni in barioni. Z metodo večkanalne matrike K bomo študirali sipanje in elektroprodukcijo mezonov.
Raziskali bomo ali nedavno odkrita eksotična tetrakvarkovska stanja izhajajo iz ab-initio simulacij kromodinamike na mreži. Sistematično bomo preučili tudi ostale relevantne kanale in napovedali v katerih se lahko pričakuje nekonvencionalna in konvencionalna stanja pri eksperimentu. Simulirali bomo tudi teorije podobne kromodinamiki, ki so morda odgovorne za elektro-šibko zlomitev, ter določili mase in razpadne širine resonanc kot vodilo prihajajočim eksperimentom.
Podrobno bomo raziskali interakcije Higgsovega bozona z znanimi in hipotetičnimi novimi delci snovi. Poseben poudarek bo namenjen povezavam med fiziko Higgsovega bozona in drugimi področji, npr. kršitvami okusa, jedrskimi in leptonskimi električnimi dipolnimi momenti, procesi kvarkov top in drugo fenomenologijo na visokoenergijskih trkalnikih, ter tudi iskanji temne snovi na zemlji in v vesolju.
Raziskali bomo vlogo skalarnih in vektorskih leptokvarkov v nizko- in visoko-energijskih procesih. Scenarij s skalarjem in vektorjem bomo sistematično omejili iz opazljivk nizkoenergijskih eksperimentov kot tudi direktne produkcije stanj na LHC.
Nameravamo raziskati vpliv nove fizike na elekrični dipolni moment nevtrona in ugotoviti povezavo z opaženo kršitvijo simetrije CP nizkih energij.
Izvor mas nevtrinov ostaja eden od nerešenih misterijev fizike osnovnih delcev. Ta mehanizem se sedaj v razširjeni obliki testira na visokih in nizkih energijah ter z uporabo kozmoloških podatkov. Zaradi fundamentalne narave tega problema, trenutno potekajo številni eksperimenti od katerih pričakujemo izboljšan vpogled v izvor nevtrinskih mas. Zato načrtujemo razvoj in študij teorij, ki bodo prispevale k natančnem razumevanju mas nevtrinov in z njimi povezane pojave.
Obravanavali bomo supersimetrične ali ne-supersimetrične teorije poenotenja z dobro študiranimi grupami SU(5) ali SO(10) ter novejše in manj raziskane kot E6. Pri tem bomo posebno pozornost predvidoma namenili protonskemu razpadu ter femionskim masam in mešalnim kotom. Študirali bomo tudi vplive zloma R-parnosti na opazljivke in koliko lahko členi ki zlomijo R-parnost popravijo relacije med fermionskimi masami.
Razvijali bomo varianto metode kvazilinearizacije (QLM) in njene aplikacije za kvadratno konvergenco rešitev singularnih problemov v kvantni mehaniki. Razvijali bomo metofo CFHHM, ki omogoča izračun lokalno točnih valovnih funkcij treh teles v atomski fiziki, posebno za matrične elemente pri ionizaciji lahkih ionov, na primer za QF (quasifree) mehanizem.
Pomen za razvoj znanosti
Za znanost na splošno je gotovo pomembno ugotoviti ali obstajajo hadroni, ki niso mezoni qq oziroma barioni qqq. V letu 2013 so eksperimentalno prvič odkrili tovrstno stanje - Zc+ - ki je bilo tudi neodvisno eksperimentalno potrjeno. Naš namen je ugotoviti ali obstoj tega stanja podpira osnovna teorija - kromodinamika. Ker gre za prve simulacije relevantnega kanala v kromodinamiki na mreži, so rezultati težko pričakovani iz teoretične in eksprimentalne strani. Sistematičen študij in napovedi za ostale kanale so prav tako ključnega pomena za razvoj znanosti v luči nadalnjih eksperimentalnih prizadevnj in razumevanja narave eksotičnih stanj.
Študij kromodinamike z simulacijami na mreži je v zadnjih letih silovito napredoval zaradi bliskovitega razmaha superračunalniške moči, pa tudi razvoja ključnih analitičnih metod in novih algoritmov. Do leta 2011 so bili pri simulacijah vseh hadronskih resonanc zanemarjenimi njihovi močni razpadi, pa tudi učinek bližnjih pragov. V letih 2012-2014 smo sodelovali pri prvih študijah, ki upoštevajo ta dva pomembna učinka, vendar je za kvantitativno primerjajo z eksperimentom ključno doseči večjo teoretično natančnost. Zato bodo predlagane raziskave v tej smeri pomembne za razvoj področja. Naš naslednji izziv so simulacije ne-elastičnih kanalov in določitev matričnih elementov med resonancami, kar trenutno še predstavlja nerešen problem, zato bi tu že prvi koraki predstavljali pomemben prispevek k znanosti.
Določene zanimive teorije elektrošibke zlomitve, ki so podobne kromodinamiki, imajo le malo prostih parametrov, zato bodo napovedi mas in širin resonanc te teorije bodisi ovrgle ali potrdile, ko bodo relevantne energije eksperimentalno raziskane. To pa bo nedvomno predstavljalo pomembno znanstveno spoznanje.
Novi rezultati iz velikega hadronskega trkalnika, super-tovarne okusov BelleII, vesoljskih eksperimentov relevantnih za fiziko delcev v zgodnjem vesolju (Planck, FERMI-LAT, AMS02) ter mnogih manjših eksperimentov fizike in astrofizike delcev bodo v naslednjem desetletju najverjetneje temeljito poglobili naše razumevanje temeljnih zakonov fizike in njihovo aplikacijo v zgodnjem vesolju. Zato bo imel znanstveni program, ki prepleta
meritve vseh teh eksperimentalnih programov na inovativen način, še naprej izredno velik odmev. Nenazadnje bodo rezultati znotraj programa potencialno odprli nove smeri eksperimentalnih meritev tako na LHC kot v preciznih meritvah pri nizkih energijah in v
fiziki delcev v vesolju.
V fiziki osnovnih delcev poznamo veliko alternativ, kako razširiti Standardni model, a vsaka je le na nivoju hipoteze. Za učinkovit napredek področja fizike visokih energij je bistveno, da za vsako možno hipotezo predlagamo eksperiment, ki jo lahko falsificira. Model z leptokvarki je v tem kontekstu ena od smiselnih hipotez in z izpostavljanjem te hipoteze eksperimentalnim podatkom, na način kot smo ga predlagali v programu, lahko hipotezo leptokvarkov bodisi bolj natančno določimo, ali ovržemo.
Mehanizem izvora mas delcev je v središču pozornosti fizike osnovnih delcev. Na to fundamentalno ontološko vprašanje smo začenjali dobivati jasen fizikalni odgovor z odkritjem Higgsovega bozona. Po njegovem odkritju in potrditvi SM, ostaja vprašanje nevtrinskih mas logični naslednji korak v evoluciju znanstvenega razumevanja. Veliko teoretičnega in fenomenološkega napredka bo potrebnega za rešitev te zagonetke. Natančne študije signalov na pospeševalnikih in natančnih eksperimentih so nujne, da se lahko v celoti izkoristi potencial podatkov, ki so na voljo, načrtuje bodoče eksperimente ter odpre nove smeri na teoretičnem področju. Napredek v tej smeri bi očitno predstavljal pomemben prispevek k osnovni znanosti.
Neperturbativne metode so potencialno uporabne na različnih področjih fizike in kemije.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati predlaganih raziskav bodo nedvomno prispevali k ugledu slovenskih znanstvenikov in Slovenije kot celote. Številna vabljena predavanja v preteklih letih iz povezane tematike kažejo na to, da Slovenci sodimo v sam vrh pri raziskavah hadronske spektroskopije, fizike Higgsovega bozona, fizike okusov in teorij poenotenja. Pričakovati je, da se bo ta trend nadaljeval z rezultati raziskav predlaganih v tem programu.
Izsledki programa bodo neposredno relevantni za eksperimentalne skupine fizike osnovnih delcev na odseku F-9 instituta Jožef Stefan, ki so vpete tako v eksperiment ATLAS na LHC kot tudi v super tovarno mezonov B oziroma pripadajoči eksperiment Belle II. Preko neposrednega sodelovanja ter izmenjave idej bodo lahko namreč tudi v prihodnje pridobili pomembno konkurenčno prednost pred sorodnimi eksperimentalnimi skupinami v tujini pri izvedbi novih predlaganih meritev, ki bi lahko bile ključne pri razkrivanju nove fizike elektrošibke zlomitve ali tvorbe kvarkovskih okusov.
Predlagan program vpeljuje pomemben most med študijem nizkoenergijskih natančnih meritev kršitev okusa in CP, ki so v Sloveniji že na zelo visokem nivoju, hadronsko fiziko pri visokih energijah na LHC, ki do nedavnega v Sloveniji s teoretičnega stališča sploh ni bila zastopana, in se je dodobra uveljavila šele v preteklem programskem obdobju, ter tudi fenomenologijo delcev v trenutnem in zgodnjem vesolju, ki v svetovnem merilu izredno
hitro pridobiva na pomenu za razvoj celotne znanstvene vede. V ta namen bomo tudi ohranjali in krepili obstoječa uspešna sodelovanja z drugimi centri teoretične fizike visokih energij po svetu (npr. CERN, INFN, LPT Orsay, DESY, ICTP, T.U. Munich, Max Planck Inst., Univ. Valencia, Univ. Barcelona, Univ. Cincinnati, Weizmann inst., LBNL, Harvard Univ.).
Fizika visokih energij je zaradi specifike velikih in dragih eksperimentov nadnacionalno področje, pri katerem je cilj napredek pri razumevanju fizike in sveta na najnižjih dolžinskih skalah. Država, ki je vpeta v mednarodni program fizike visokih energij tako aktivno (finančno in z ljudmi) pripomore k napredku v fundamentalni fiziki, obenem pa pridobi, saj odprtost lokalne znanosti bistveno pripomore -zaradi prepletenosti z izobraževalnim sistemom- k boljši kvaliteti znanja, ki se predava na univerzah in šolah.
Program CFHHM (Correlation Function Hyperspherical Harmonic Method) je zgled učinkovite uporabe računalniške infrastrukture, ker ga je mogoče paralelizirati s spremembo nekaj vrstic.
Na podlagi računalniških rekonstrukcij več letalskih nesreč in incidentov za MORS v prejšnjem obodbju je član programa stalni strokovni sodelavec "Stalne komisije za preiskovanje letalskih nesreč in incidentov vojaških zrakoplovov" MORS po sklepu ministra st. 8042-73/2012-18 z dne 24.08.2012.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
