18.02.2019

Grant badawczy z NCN dla naukowca z AGH


Narodowe Centrum Nauki rozstrzygnęło konkurs Harmonia 10 na projekty badawcze dla doświadczonych naukowców mające na celu realizację pionierskich badań naukowych, w tym interdyscyplinarnych, ważnych dla rozwoju nauki, wykraczających poza dotychczasowy stan wiedzy, i których efektem mogą być odkrycia naukowe. Wśród dofinansowanych wniosków znalazł się projekt prof. dr. hab. inż. Mariusza Przybycienia z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej.

Naukowiec otrzyma grant w wysokości 707 140 zł na realizację projektu pt. „Badanie dyfrakcji i natury spinu protonu w oddziaływaniach protonów i ciężkich jonów w eksperymencie STAR na akceleratorze RHIC”.

Chromodynamika kwantowa (QCD), teoria oddziaływań silnych, jest kamieniem węgielnym Modelu Standardowego współczesnej fizyki cząstek elementarnych. Pozwala ona opisać całą silnie oddziałującą materię za pomocą punktowych obiektów zwanych kwarkami oddziałujących między sobą poprzez wymianę bozonów cechowania, zwanych gluonami. Ta silnie oddziałująca materia odpowiada za 99% widzialnej masy we Wszechświecie. W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci wyłonił się bogaty obraz, jednak z wieloma pytaniami, które wciąż pozostają bez odpowiedzi i są przedmiotem programu naukowego eksperymentów na akceleratorze RHIC. Lista tych pytań obejmuje między innymi: jaka jest natura spinu protonu? w jaki sposób kwarki i gluony tworzą obserwowalne cząstki w tzw. procesie hadronizacji? jak możemy opisać wielowymiarowy obraz nukleonów i jąder? jaki jest charakter stanu początkowego w zderzeniach jądrowych? jaki jest charakter oddziaływań dyfrakcyjnych? czy widzimy efekty próżni QCD związane z tunelowaniem i topologią w dyfrakcyjnej produkcji cząstek? czy cząstki znane jako f0(1500) i fJ (1710) są zbudowane jedynie z gluonów (tzw. gleuball)?

RHIC jest jednym z dwóch obecnie działających akceleratorów kołowych protonów i ciężkich jonów, i jedynym, w którym można zderzać ze sobą spolaryzowane (podłużnie lub poprzecznie) wiązki protonów. Eksperyment STAR, który rozpoczął zbieranie danych w 2001 r., jest obecnie jedynym nadal działającym eksperymentem na akceleratorze RHIC. Oczekuje się, że STAR będzie zbierał dane do roku 2021. Następnie będą one analizowane przez kilka kolejnych lat.

Jednym z najważniejszych osiągnięć eksperymentów na akceleratorze RHIC (pierwotnie oprócz detektora STAR funkcjonowały dodatkowo trzy mniejsze detektory BRAHMS, PHOBOS i PHENIX) jest pierwsza obserwacja nowego stanu materii, tzw. plazmy kwarkowogluonowej w zderzeniach ciężkich jonów. Badanie diagramu fazowego chromodynamiki kwantowej (QCD), stanu początkowego oraz natury procesu hadronizacji w zderzeniach ciężkich jonów są nadal głównymi celami programu fizycznego eksperymentu STAR. Równolegle trwają badania nad naturą spinu protonu, tzw. fizyką małych wartości zmiennej x Bjorkena w jądrach, badanie procesów dyfrakcyjnych, czyli takich w których jeden lub oba zderzające się protony pozostają nienaruszone w stanie końcowym i rozpraszają się pod bardzo niewielkimi kątami w stosunku do kierunku wiązki.

Pomiary związane z wyżej wymienionymi celami naukowymi stanowią ważny krok w kierunku pełnego zrozumienia oddziaływań silnych i opisu struktury nukleonu i jądra atomowego za pomocą QCD. Należy podkreślić, że niektóre z planowanych badań przyczynią się do zrozumienia oddziaływań kwantowo chromodynamicznych dalekiego zasięgu, tj. nieperturbacyjnego reżimu QCD, gdzie rachunki analityczne są trudne, z natury fenomenologiczne i muszą być wspierane przez pomiary.

Do konkursu HARMONIA 10 można było zgłaszać projekty badawcze realizowane w ramach współpracy międzynarodowej, która może polegać zarówno na bezpośredniej kooperacji z zagraniczną instytucją naukową, udziale w dwu lub wielostronnych programach międzynarodowych, jak i na wykorzystaniu przez polskie zespoły wielkich międzynarodowych urządzeń badawczych. W konkursie złożono 206 wniosków, z których 52 otrzymają finansowanie o łącznej wartości blisko 40 mln zł.