Program rada

Fizika ionskih snopova

Interakcije ionskih snopova i materijala se proučavaju instrumentacijom akceleratorskog centra IRB-a, najvećeg eksperimentalnog postrojenja u znanosti Hrvatske. Procesi se proučavaju na nivou atomske jezgre (elastična raspršenja i nuklearne reakcije) i atomskih elektrona (ionizacija), uz proučavanja utjecaja kemijskih veza i kristalne strukture materijala na te procese. Sve značajnija je i tema proučavanja svojstava transfera energije s brzog iona na elektronski podsustav materijala i posljedičnih promjena strukture materijala na nanorazinama. To je posebno važno kod novih vrsta materijala kod kojih su takva svojstva nepoznata, a mogu biti tehnološki značajna za nove vrste detektora i senzora, fotovoltaika te materijala od značaja za fuziju.

Nuklearna fizika

Istraživanja nuklearne strukture i reakcije, područje je gdje IRB ima veliku tradiciju i potencijale te međunarodni ugled. Istraživanjima nuklearnih reakcija s jezgrama na granici stabilnosti to jest onih koje imaju izraziti višak neutrona ili u određenim slučajevima protona prate se svjetski trendovi i otvara se sasvim novo područje – nuklearna astrofizika. Osim što ova istraživanja doprinose razumijevanju sinteze elemenata, ona su od važnosti i za razumijevanje nuklearne jednadžbe stanja, konkretno njenog izospinskog člana. Eksperimentalna istraživanja rade se na renomiranim akceleratorskim centrima u svijetu što uključuje i novu eksperimentalnu liniju IRB-a na akceleratoru u Legnaru, te jednim dijelom i na eksperimentalnim sustavima akceleratora na IRB-u.

U području viših energija treba istaknuti istraživanje u laboratorijskim uvjetima kvarkovsko-gluonske plazme, stanja materije za koje se vjeruje da je  dominiralo Svemirom nekoliko mikrosekundi nakon Velikog praska, a vrši se na CERN-u, uz predvidivi nastavak na akceleratoru u izgradnji FAIR.

Fizika čestica

IRB sudjeluje u CMS eksperimentu na CERN-ovom Velikom hadronskom sudarivaču (LHC). Cilj CMS eksperimenta je proučavanje valjanosti standardnog modela i potraga za manifestacijama nove fizike na danas najvišim dostupnim energijama u laboratoriju. IRB CMS grupa je aktivno sudjelovala u pripremi CMS-ovog fizikalnog programa i u mjerenjima na temelju podataka prikupljenih u prvoj fazi rada LHC-a (2010-2012). Fokus IRB-ovih znanstvenika je bio na proučavanju elektroslabih interakcija na TeV skali i na direktnoj potrazi za pojavama nove fizike u kontekstu nekoliko proširenja standardnog modela. Ova istraživanja će biti nastavljena i proširena podacima koje će LHC prikupiti na još višim energijama u narednim godinama. Neka od tih mjerenja su od ključne važnosti za  karakterizaciju novootkrivenog bozona na LHC-u. U suradnji s teorijskim fizičarima, planirano je također proširiti program potrage za fizikom izvan standardnog modela. Grupa će također nastaviti svoj doprinos radu i razvoju CMS detektora kroz praćenje i poboljšavanje rada piksel detektora i kroz razvoj i ugradnju nove generacije silicijskih piksel detektora za CMS.

Osnovni cilj eksperimenata na “granici intenziteta” je istraživanje postojanja nekih čestica predloženih u raznim teorijskim modelima izvan Standardnog modela, a posebno u svrhu razrješenja jakog CP problema, tamne tvari i ujedinjenja fizike čestica i gravitacije. U CERN-ovom eksperimentu CAST i budućem eksperimentu IAXO, znanstvenici IRB-a sudjeluju u potrazi za Sunčevim aksionima i sličnim česticama (ALP). Aksion je hipotetska pseudoskalarna čestica povezana s odsustvom CP narušenja u jakim međudjelovanjima, a ujedno je i kandidat je za tamnu tvar. IRB također sudjeluje u eksperimentu OPERA koji je dizajniran za izravno opažanje oscilacija mionskih u tau neutrine te u budućem CERN-ovom eksperimentu NESSIE koji je predložen da istraži postojanje dodatnih sterilnih neutrina. U astročestičnim eksperimentima na IRB-u razvijaju se nove metode za potragu za hipotetskim bozonima (na primjer, parafotonima i ALP-ovima) koji mogu biti od interesa za tamnu tvar svemira. U sklopu ove teme razvijaju se i fotonski detektori za vrlo precizna mjerenja kvantnih učinaka novih čestica u rijetkim procesima.

Eksperimentalni program Crystal Ball kolaboracije u Mainzu (CB@MAMI) usmjeren je prema proučavanju fundamentalnih problema u fizici: osnovnih svojstava jake interakcije, određivanju mase kvarkova, te određivanje stupnja narušenja simetrija za određene rijetke raspade mezona (raspadi eta i eta' mezona). Rezultati bi mogli pridonijeti boljem razumijevanju tih problema i dati uvid u fiziku izvan sadašnjeg Standardnog modela. Vrlo je važan rad i na instrumentaciji, poglavito dizajnu i testiranju polarizirane mete metodom smrznutog spina.

Astročestična fizika

Fascinantna međusobna povezanost između fizike čestica, kozmologije i astrofizičkih opažanja čini osnovu za predmet istraživanja astročestične fizike. U tom smislu astrofizička opažanja omogućuju ne samo dobivanje dragocjenih informacija o svojstvima elementarnih čestica (neutrini, aksioni, tamna tvar, kozmičke zrake itd.), već i poznata svojstva fotona i neutrina mogu također poslužiti za istraživanje udaljenih dijelova svemira. Ubrzani razvoj astročestične fizike nedavno je rezultirao novom metodom opažanja udaljenih astrofizičkih objekata kao što su pulsari, aktivne galaktičke jezgre i izvori provala gama zračenja - visoko energijska  gama astronomija. Znatan dio aktivnosti Odjela u astročestičnoj fizici su opažanja visokoenergijskih fotona s udaljenih astrofizičkih lokacija u okviru međunarodne kolaboracije MAGIC koja upravlja sustavom od dva IACT (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope) gama teleskopa. Ostatak aktivnosti uključuje sudjelovanje u kolaboraciji CTA (Cherenkov Telescope Array) koja razvija infrastrukturu nove generacije za visokoenergijsku gama astronomiju baziranu na IACT tehnici. Važan dio aktivnosti uključuje i teorijska istraživanja u području fizike visokih energija i kozmologije, s posebnim naglaskom na nekomutativne kvantne teorije polja kao i holografske opise kako veoma ranog tako i sadašnjeg svemira.

Izotopne metode

Prirodni radioaktivni izotop 14C ima značajnu primjenu kod datiranja arheoloških, geoloških i paleontoloških uzoraka. Mjerenjem radioaktivnih izotopa 14C i 3H i stabilnih izotopa 13C i 18O u uzorcima iz okoliša istražuju se geokemijski procesi izmjene u prirodnim sustavima atmosfera – voda – sediment – bilje te (paleo)klimatske promjene i njihov utjecaj na stanja u okolišu, kao što je promjena nivoa mora. Izotopi 3H, 14C, 2H, 18O u vodi koriste se u hidrogeološkim istraživanjima pitke vode te u svrhu monitoringa atmosfere i biosfere. Posebna se pozornost posvećuje razvoju mjernih tehnika, što uključuje i razvoj akceleratorske masene spektrometrije (AMS) kojom se značajno povećavaju eksperimentalne mogućnosti svih istraživanja baziranih na izotopu 14C.

Razvoj detektora i instrumentacije

Instrumentacija koja objedinjuje gotovo sve teme istraživanja Zavoda za eksperimentalnu fiziku su detektori zračenja. Obnovom infrastrukture putem nekoliko FP6 i FP7 projekata, a najviše projektom Particle detectors, bitno je povećan program razvoja detektora zračenja i pratećih sustava za obradu podataka, pa je sada utjecaj bazičnih istraživanja na međunarodnim kolaboracijama i domaćim eksperimentalnim sustavima bitno značajniji. Posebno se ulažu napori u pronalasku novih detektora otpornih na zračenje koji uključuju poluvodičke detektore, detektore na bazi dijamanta, plinske detektore te optoelektroničke sustave.

Nuklearne analitičke metode

Razvoj nuklearnih metoda baziranih na pobudi fotonima x-zraka, neutronima, te ionima iz akceleratora, na IRB-u je tradicionalno vezano za interdisciplinarna istraživanja i primjene. Važno je posebno istaknuti razvoj metoda otkrivanja eksploziva i drugih opasnih tvari pomoću neutrona, koje se izvode u laboratoriju na IRB-u ali i u realnom okolišu što uključuje i podmorje. Uz monitoring okoliša nuklearne metode su kompetetivne i u analizama predmeta kulturne baštine, biomedicinskim istraživanjima, a razvijena je i suradnja s gospodarstvom.

Medicinske primjene

Dostupnost deoksiglukoze markirane pozitronskim emiterom 18F (FDG) koji se proizvodi na RMC ciklotronu na IRB lokaciji, te instalacijom mikroPET kamere u organizacijskom sklopu IRB-a, otvorila se i mogućnost istraživanja statičkog i dinamičkog praćenja izotopom markirane bioaktivne tvari. Ova neinvazivna metoda je od značaja za medicinske primjene u okviru IRB-a i šire, a posebno za praćenja metaboličkih poremećaja vezanih za rast tumora, šećerne bolesti, stanja oksidacijskog stresa, te nastajanje, razvoj i oporavak od moždanih i srčanih udara.

Ova stranica koristi kolačiće

Neki od tih kolačića nužni su za ispravno funkcioniranje stranice, dok se drugi koriste za praćenje korištenja stranice radi poboljšanja korisničkog iskustva.

Za više informacija pogledajte naše uvjete korištenja.

  • Kolačići koji su nužni za ispravno funkcioniranje stranice. Moguće ih je onemogućiti u postavkama preglednika.