Descrizione del progetto
Da due a molti: nuove descrizioni teoriche per avere un impatto positivo sulla fisica delle particelle
La maggior parte di noi conosce il litio, il sodio e il potassio, ma probabilmente meno persone hanno sentito parlare del positronio. L’esistenza di questo «atomo» esotico senza nucleo è nota da decenni. Come un atomo di idrogeno costituito da un elettrone e un protone, un positronio è costituito da un elettrone carico negativamente legato a un positrone carico positivamente (l’antiparticella carica dell’elettrone). Questi «atomi» sono instabili, e le loro particelle si annientano a vicenda in frazioni di secondo, emettendo raggi gamma. Comprendere le interazioni di positroni e positronio con altre materie è fondamentale per campi che vanno dall’astrofisica alla medicina. Il progetto ANTI-ATOM, finanziato dall’UE, sta sviluppando la complessa teoria necessaria per descrivere questi comportamenti con modelli che supportino la progettazione ottimizzata degli esperimenti e l’interpretazione dei risultati.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
BT7 1NN Belfast
Regno Unito