Zürichin fyysikko saa ERC-apurahaa vallankumoukselliseen hiukkastutkimukseen

Zürichin fyysikko saa ERC-apurahaa vallankumoukselliseen hiukkastutkimukseen

Dr. Vasily Sotnikov Zürichin yliopiston fysiikan instituutista on saanut arvostetun ERC Starting Grant -apurahan. Tällä apurahalla pyritään vahvistamaan yhteistyötä Johannes Gutenberg University Mainzin (JGU) tutkimusryhmien kanssa. Osana HiNPrecise-projektiaan hän työskentelee uusien hiukkassirontalaskentamenetelmien kehittämisen parissa.

Sirontaamplitudit ovat keskeinen elementti kvanttikenttäteoriassa ja tarjoavat tärkeitä ennusteita hiukkasten sironnan kannalta. Nämä ennusteet ovat erityisen tärkeitä tarkkoja mittauksia varten CERNin suuressa hadronitörmäyttimessä (LHC). LHC on tällä hetkellä maailman tehokkain hiukkaskiihdytin ja sillä on keskeinen rooli fysiikan peruskysymysten tutkimuksessa.

Keskity Higgsin bosoniin

Sotnikovin tutkimuksen painopiste on Higgsin bosonissa, jonka ominaisuuksia ei ole vielä suurelta osin tutkittu. Higgsin bosonin ja muiden hiukkasten vuorovaikutusten tarkka tutkiminen on ratkaisevan tärkeää sähköheikon symmetrian rikkoutumisen mekanismin testaamiseksi. HiNPrecise-projektin tavoitteena on tarjota tehokkaita numeerisia työkaluja korkeaenergiseen fysiikkaan, jotka edustavat matemaattisia ja fysikaalisia rakenteita sirontaamplitudeissa.

Tällä hetkellä fyysikkojen käytettävissä olevat teoreettiset työkalut eivät ole riittäviä vastaamaan tulevan mittaustarkkuuden vaatimuksia. LHC on siitä lähtien kun se aloitti toimintansa vuonna 2011, ja se on jo tehnyt kauaskantoisia löytöjä, kuten Higgsin bosonin löytäminen vuonna 2012.

Valmistautuminen tulevaisuuteen

Lähivuosina LHC:tä modernisoidaan, jotta se pystyy keräämään suuremman datamäärän. Äskettäiset protonien törmäykset ennennäkemättömillä, jopa 7 TeV:n energioilla mahdollistavat maailmankaikkeuden olosuhteiden simuloinnin vain kymmenen miljoonasosaa sekunnista alkuräjähdyksen jälkeen. Nämä äärimmäiset olosuhteet synnyttävät aineen muodon, joka on vain teoreettisesti kuvattu hiukkasfysiikan standardimallissa.

Tri Andre Mischke, Period Run -koordinaattori ALICE-yhteistyöstä, korostaa, että näiden kokeiden kautta korreloivat raskaat kvarkkihiukkaset voivat toimia herkkinä indikaattoreina kvarkkigluoniplasman dynaamisista ominaisuuksista. LHC:n havainnot auttavat meitä ymmärtämään paremmin standardimallin ulkopuolista fysiikkaa.

Lupaava ura

Tohtori Sotnikov opiskeli fysiikkaa Moskovan yliopistossa ja väitteli tohtoriksi Freiburgin yliopistosta vuonna 2019, jossa hänen väitöskirjansa sai summa cum laude -palkinnon. Hän työskenteli aiemmin Max Planck Institute for Physicsissä ja Michigan State Universityssä. Vuodesta 2022 lähtien hän on toiminut Zürichin yliopiston vanhempi tutkija.

ERC Starting Grants tukee uransa alkuvaiheessa olevia huippututkijoita edistämään innovatiivisia tutkimusprojekteja. "HiNPrecise" -aloite voisi siten antaa merkittävän panoksen korkean energian fysiikan tulevaan kehitykseen ja syventää merkittävästi ymmärrystä aineen perusvuorovaikutuksista.

LHC tulee olemaan keskeinen rooli uusien aineen voimien ja muotojen tutkimisessa tulevina vuosina. Tutkijat, kuten professori tohtori S. Dittmaier ja professori tohtori G. Herten Freiburgin yliopistosta, työskentelevät teoreettisen ja kokeellisen fysiikan rajapinnassa ja osallistuvat alkuainehiukkasten ja maailmankaikkeuden lakien tutkimukseen, mikä saattaa mennä standardimallia pidemmälle ja avata uusia fysikaalisia käsitteitä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että hienostuneen teorian ja tarkkojen kokeiden yhdistelmä voisi vastata joihinkin fysiikan peruskysymyksiin lähivuosina ja antaa meille syvemmän ymmärryksen maailmankaikkeuden rakenteesta.