RTU Augstas enerģijas daļiņu fizikas un paātrinātāju tehnoloģiju centrs
Parādīt izvēlni
RTU Augstas enerģijas daļiņu fizikas un paātrinātāju tehnoloģiju centrs

Pārskats

Pārskats

Foto: Daniel Dominguez/CERN, Elementārdaļiņu standarta modeļa daļiņas

Augstas enerģijas fizika (High-Energy Physics, HEP), pazīstama arī kā elementārdaļiņu vai daļiņu fizika, ir zinātnes nozare, kuras mērķis ir izzināt visfundamentālākās likumsakarības, kas veido mūsu Visumu.

Modernās daļiņu fizikas pirmssākumi meklējami ap 19./20.gs. miju, kad pasaule piedzīvoja vairākus uztveri un izpratni fundamentāli mainošus zinātniskus atklājumus. Vispirms Anrī Bekerels (Henri Becquerel) kopā ar Pjēru un Mariju Kirī (Pierre & Marie Curie) atklāja radioaktivitāti. Drīz pēc tam zinātnieku komandas respektīvi Tomsona (Thompson) un Raterforda (Rutherford) vadībā atklāja pirmās sub-atomiskās daļiņas, elektronu un protonu.

Nedaudz vēlāk, 20-os gados, Pols Diraks (Paul Dirac) vienā teorētiskajā  ietvarā apvienoja augsti enerģētisku daļiņu aprakstu un kvantu mehāniku, pielietojot jaunu pieeju, kur elektrona apraksts ietvēra apgrieztu laika plūsmu.

Visbeidzot, tādi fizikas grandi, kā Jangs (Yang), Milzs (Mills), Glašovs (Glashow), t’Hūfts (t’Hooft), Salams (Salam), Veibergs (Weinberg) un Higss (Higgs) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] caur 20.gadsimta 50-ajiem, 60-ajiem un 70-ajiem gadiem, izstrādāja ārkārtīgi spēcīgu un plaši pielietojamu teorētisko ietvaru, kas ar apbrīnojamu precizitāti apraksta sub-atomisko pasauli veidojošo kvantu uzvedību. Šis teorētiskais ietvars, kas ir Kvantu lauku teorija (QFT) saukta par Standarta modeli (SM), ir visveiksmīgākā teorija ne vien fizikā, bet, iespējams, visā zinātnē.

Photo: Riga Technical University, RTU Researcher, Dr. Viesturs Veckalns, explaining the processes in a particle accelerator experiment during CERN Science Week in Latvia, 22.–26.05.2017.
RTU pētnieks, Dr Viesturs Veckalns skaidro daļiņu paātrinātāju radītas daļiņu sadursmes procesu CERN Zinātnes nedēļā Latvijā 22.-26.05.2017. Foto: Rīgas Tehniskā universitāte

Rīgas Tehniskā universitāte šajā aizraujošajā zinātnes nozarē darbojas jau kopš 2015. gada, kad tā iesaistījās Top, t, kvarka fizikas programmā Compact Muon Solenoid (CMS) eksperimentā, kas ir viens no četriem lielajiem HEP eksperimentiem Lielajā hadronu paātrinātājā (LHC) CERN.

Mūsu darbība šajā eksperimentā ir iespējama pateicoties spēcīgam Latvijas Izglītības un Zinātnes Ministrijas un RTU atbalstam, kā arī tādām pētniecības programmām kā Valsts Pētījumu programma un Fundamentālo un lietišķo pētījumu programma.

RTU zinātnieku skaits CMS eksperimentā ar katru gadu pieaug. Mūsu pētnieki strādā pie tā, lai izpētītu iespriekš minētā t kvarka īpašības. Tā ir vissmagākā no visām SM elementārdaļiņām. Tā neticami lielās masas dēļ, kuras iemesls pats par sevi vēl ir noslēpums, t kvarks ir vienīgais no kvarkiem, kas sabrūk pirms tam ir bijusi iespēja stiprās mijiedarbības iespaidā izveidot saistītu stāvokli ar citiem kvarkiem. Tā vietā t kvarks vājās mijiedarbības ietekmē sabrūk apakšējā (down) tipa kvarkā, kas visbiežāk ir bottom, b, kvarks, un W bozonā, kas ir vājo spēku nesējs. Vienu no Top kvarka grupas analīzēm  vada mūsu pētnieks, Dr. Veckalns. Šajā analīzē tiek pētītas tāda veida t kvarka sabrukšanas, kur W bozons vēlāk sabrūkt divos vieglā tipa kvarkos, kuri ir savienoti ar tā sauko krāsu lādiņu. Šie pētījumi ir ārkārtīgi svarīgi, lai vairotu mūsu izprati par procesiem, kuri noved pie šo pamatdaļiņu kondensācijas objektos, kas veido makroskopisko pasauli mums apkārt. 

RTU ir iesaistīta arī MIP Timing Detector (MTD) projektā, kur mūsu pētnieks Dr. Kārlis Dreimanis ir atbildīgs par detektora būvniecības datu bāzi. Papildus tam mūsu grupa sniedz ieguldījumu šī detektora kvalitātes nodrošināšanas un testēšanas procedūru izstrādē. Šis jaunais apakšdetektors tiks pievienots CMS eksperimentam pirms LHC ceturtā darbības perioda sākuma. Tas dos iespēju eksperimentam tik galā ar milzīgo mirdzuma pieaugumu, ko atnesīs Augstā mirdzuma LHC atjaunināšanas projekts, kuru plānots veikt līdz 2023./24. gadam. MTD nodrošinās CMS eksperimentu ar informāciju par precīzu laiku, kad lādētas daļiņas ir šķērsojušas šo detektoru ar piko-sekunžu precizitāti, t.i, laika skalu, kas ir ar pakāpi miljons īsāka kā vienai acs mirkšķināšanai nepieciešamais laiks.

Kaut arī SM ir visveiksmīgākā teoija zinātnē, mēs zinām, ka tā ir nepilnīga. SM, piemēram, neapraksta ceturto no fundamentālajām mijiedarbībām — gravitāciju. Vēl jo vairāk, teorētiskais SM ietvars ļauj aprakstīt vien 5% no mūsu Visuma. Tumšās matērijas un tumšās enerģijas veidols un izcelsme, kas, kā tiek uzskatīts, veido gandrīz 95% no Visuma enerģijas, joprojām ir neskaidra. Šī iemesla dēļ, HEP ir ne tikai viena no mūsdienīgākajām un aizraujošākajām fizikas jomām, bet tai ir arī milzīgs potencāls veikt jaunus un intriģējošus atklājumus nākotnē.

Ja Jums rodas interese par pētījumiem saistībā ar daļiņu fiziku un vēlaties uzzināt ko vairāk, aicinām iepazīties arī ar pārējo Augstas enerģijas daļiņu un paātrinātāju tehnolģiju centra mājas lapā pieejamo informāciju par iespējām studēt RTU, kā arī sadarboties ar CERN. Ja esat ieinteresēti kādā no piedāvātajām iespējām, bet neesat pārliecināti kā tālāk rīkoties, droši rakstiet mums uz .