Descripción del proyecto
Unas nuevas descripciones teóricas tienen un impacto positivo en la física de partículas
La mayor parte de nosotros conocemos el litio, el sodio y el potasio, pero seguro que muy poca gente ha oído hablar del positronio. Hace decenios que se conoce la existencia de este «átomo» exótico sin núcleo. Si un átomo de hidrógeno consta de un electrón y un protón, uno de positronio consta de un electrón con carga negativa enlazado con un positrón con carga positiva (la antipartícula cargada del electrón). Estos «átomos» son inestables y sus partículas se destruyen unas a otras en milésimas de segundo, emitiendo rayos gamma. Comprender las interacciones de los positrones y el positronio con otra materia es fundamental para campos que van de la astrofísica a la medicina. El proyecto ANTI-ATOM, financiado con fondos europeos, está desarrollando la compleja teoría que se requiere para describir estos comportamientos mediante modelos que respalden el diseño optimizado de experimentos y la interpretación de los resultados.
Objetivo
The ability of positrons to annihilate with electrons, producing characteristic gamma rays, gives them important use in medicine via positron-emission tomography (PET), diagnostics of industrially-important materials, and in elucidating astrophysical phenomena. Moreover, the fundamental interactions of positrons and positronium (Ps) with atoms, molecules and condensed matter are currently under intensive study in numerous international laboratories, to illuminate collision phenomena and perform precision tests of fundamental laws.
Proper interpretation and development of these costly and difficult experiments requires accurate calculations of low-energy positron and Ps interactions with normal matter. These systems, however, involve strong correlations, e.g. polarisation of the atom and virtual-Ps formation (where an atomic electron tunnels to the positron): they significantly effect positron- and Ps-atom/molecule interactions, e.g. enhancing annihilation rates by many orders of magnitude, and making the accurate description of these systems a challenging many-body problem. Current theoretical capability lags severely behind that of experiment. Major theoretical and computational developments are required to bridge the gap.
One powerful method, which accounts for the correlations in a natural, transparent and systematic way, is many-body theory (MBT). Building on my expertise in the field, I propose to develop new MBT to deliver unique and unrivalled capability in theory and computation of low-energy positron and Ps interactions with atoms, molecules, and condensed matter. The ambitious programme will provide the basic understanding required to interpret and develop the fundamental experiments, antimatter-based materials science techniques, and wider technologies, e.g. (PET), and more broadly, potentially revolutionary and generally applicable computational methodologies that promise to define a new level of high-precision in atomic-MBT calculations.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
BT7 1NN Belfast
Reino Unido