Description du projet
De nouvelles descriptions théoriques auront un impact positif sur la physique des particules
La plupart des gens connaissent le lithium, le sodium et le potassium, mais ils sont probablement beaucoup moins nombreux à avoir entendu parler du positronium. L’existence de cet «atome» exotique sans noyau est connue depuis des décennies. Comme un atome d’hydrogène qui est constitué d’un électron et d’un proton, un positronium se compose d’un électron chargé négativement lié à un positron chargé positivement (l’antiparticule chargée de l’électron). Ces «atomes» sont instables, et leurs particules s’annihilent en quelques fractions de seconde, émettant des rayons gamma. La compréhension des interactions des positrons et du positronium avec d’autres matières est essentielle dans des domaines allant de l’astrophysique à la médecine. Le projet ANTI-ATOM, financé par l’UE, développe la théorie complexe nécessaire pour décrire ces comportements à l’aide de modèles qui permettront d’optimiser la conception des expériences et l’interprétation des résultats.
Objectif
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.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
BT7 1NN Belfast
Royaume-Uni