Opis projektu
Nowe opisy teoretyczne przyczyniają się do rozwoju fizyki cząstek elementarnych
Większość z nas zna pierwiastki takie jak lit, sód i potas, ale prawdopodobnie znacznie mniej osób słyszało o pozytonium, tymczasem o istnieniu tego egzotycznego „atomu” bez jądra wiadomo od dziesięcioleci. Podobnie jak atom wodoru, który składa się z jednego elektronu i jednego protonu, pozytonium składa się z ujemnie naładowanego elektronu związanego z dodatnio naładowanym pozytonem (antycząstką elektronu). Te „atomy” są niestabilne, a ich cząsteczki anihilują w ułamku sekundy, czemu towarzyszy emisja promieniowania gamma. Zrozumienie oddziaływań pozytonów i pozytonium z inną materią jest niezwykle ważne dla wielu dziedzin nauki, od astrofizyki po medycynę. W ramach finansowanego przez UE projektu ANTI-ATOM powstaje złożona teoria potrzebna do opisania tych zachowań za pomocą modeli, które pomogą w optymalnym projektowaniu eksperymentów i interpretacji wyników.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
BT7 1NN Belfast
Zjednoczone Królestwo