Superstruny - teória všetkého?
Peter Langfelder, University of Waterloo, Kanada
Utorok, 16. decembra 2003, 17:00-18:00 (Plenárna prednáška II.)
Teória (super)strún je v súčasnosti jedným z najhorúcejších kandidátov na konzistentnú teóriu kvantovej gravitácie a zároveň jednotnú teóriu "všetkého". Bodové častice a ich (0+1)-rozmerné svetočiary sú v nej nahradené strunami a ich (1+1)-rozmernými "svetoplochami". Napriek tomu, že teória vychádza z čisto geometrickej formulácie (účinok je úmerný invariantnej veľkosti svetoplochy), kvantovanie teórie vedie k zaujímavým faktom. Teória obsahuje nehmotnú časticu so spinom 2, ktorej nízkoenergetické interakcie reprodukujú Einsteinovu všeobecnú relativitu, kým vysokoenergetické amplitúdy sú konečné. Teória taktiež obsahuje kalibračné polia, ktorých nízkoenergetické interakcie reprodukujú Maxwellovu, resp. neábelovskú kalibračnú teóriu. Supersymetrické verzie teórie strún obsahujú taktiež fermióny, ktoré sú vhodné na tvorbu fenomenologických modelov elementárnych častíc.
Na druhej strane, teória strún má aj vlastnosti, ktoré (miestami) vzbudzujú pesimizmus. Čisto bozónová teória strún vyžaduje 25+1=26 rozmerov a obsahuje tachyón (časticu, ktorá sa šíri nadsvetelnou rýchlosťou); supersymetrické verzie, v ktorých sa tachyón nevyskytuje, sú konzistentné len v 9+1=10 rozmeroch (teória teda musí navyše vysvetliť, prečo pozorujeme len 3+1=4 rozmery) a navyše ich grupa supersymetrií je príliš veľká a musí byť nejakým spôsobom porušená (náš svet nie je supersymetrický prinajmenšom pri energiách pod 1 TeV); je veľmi obtiažne nájsť v teórii riešenie zopdovedajúce moderným kozmologickým teóriám a pozorovaniam; teória v súčasnosti nemá prakticky žiadne exprimentálne falzifikovateľné predpovede.
Tento seminár bude krátkym a zjednodušeným úvodom a prehľadom základov teórie (super)strún. Svojou úrovňou je určený poslucháčom so znalosťami kvantovej mechaniky a základov teórie poľa.
Peter Langfelder študoval na MFF v rokoch 1991-1995. MSc (Monte Carlo simulácie niekoľko-elektronóvých systémov) ukončil v roku 1997 na Brock University v St. Catharines v Kanade. PhD v teórii strún a gravitácii ukončil na State University of New York at Stony Brook v roku 2003. V súčasnosti je postdokom na University of Waterloo v Kanade, kde pracuje na teórii (super)strún a holografickej dualite gravitácie a konformálnej teórie poľa.
Produkcia vektorových mezónov v ep zrážkach pri vysokých energiách
Miroslav Helbich, Columbia University, New York, USA
/ DESY Nemecko
Streda, 17. decembra 2003, 13:20-14:00 (Fyzika I.)
Kvantová chromodynamika (QCD) ako teória silných interakcií vznikla v polovici 70-tych rokov. Jej platnosť bola potvrdená značným množstvom experimentov. Dodnes sa však jej predpovede obmedzujú na prípady interakcií na veľmi malé vzdialenosti, kde je aplikovateľná poruchová teória. Difraktívna produkcia vektorových mezónov rho, phi, omega + J/Psi v ep zrážkach je pomerne "jednoduchý" proces, merateľný s veľkou presnosťou v širokej kinematickej oblasti, ktorá mapuje prechod od poruchových k neporuchovým predpovediam QCD. Tento proces preto slúži na testovanie mnohých modelov, ktoré sa snažia počítať QCD v neporuchovom režime. V mojom príspevku sa pokúsim opísať a objasniť základné mechanizmy produkcie vektorových mezónov na základe najnovších meraní uskutočnených na urýchľovači HERA a teoretických prístupov.
Miro Helbich študoval na FMFI v rokoch 1994-1999 (diplomová práca u M. Mojžisa z oblasti konštrukcie lagrangiánov v CHPT). V súčastnosti je PhD študentom na Columbia University, New York. Jeho výskum je zameraný na oblasť experimetálnej časticovej fyziky (experiment ZEUS) od stavby a dizajnu detektorov po spracovanie a analýzu nameraných dát.
Stavba a prevádzka Gap-TPC v experimente NA49
Michal Kreps, Univerzita Komenského, Bratislava
Streda, 17. decembra 2003, 14:00-14:40 (Fyzika I.)
V poslednom období sa vynakladá mnoho úsilia na hľadanie novej formy hmoty, kde by kvarky a gluóny prestali byť viazané v hadrónoch, tzv. kvark-gluónovej plazmy (KGP). Pri hľadaní KGP sa robí veľké množstvo porovnaní zrážok ľahkých jadier so zrážkami protón-protón a protón-jadro. Jedným z experimentov, ktoré hľadajú KGP je aj experiment NA49, ktorý sa nachádza na urýchľovači SPS v CERNe. Tento experiment je založený na štyroch veľkoobjemových časovo-projekčných komorách (TPC), ktoré umožňujú presné meranie stôp jednotlivých častíc produkovaných v zrážke. Okrem samotného hľadania KGP sa experiment venuje aj spresneniu údajov o p-p a p-A zrážkach. Práve za účelom získania týchto údajova bol experiment v roku 2001 rozšírený o ďalšiu TPC. V príspevku ukážeme, ako táto TPC vznikala, aké boli jej prvé okamihy po zapnutí a ako sme sa dopracovali až k výsledkom.
Michal Kreps skončil v roku 2000 zameranie jadrová a subjadrová fyzika. V súčastnosti je PhD študentom na UK FMFI, kde sa pod vedením doc. V. Černého zaoberá štúdiom produkcie rezonancií v p-p zrážkach. Práca je experimentálneho charakteru a prebieha v spolupráci s experimentom NA49 v CERNe.
Triggerovanie na HERA
Juraj Braciník, Max-Planck-Institute fuer Physik, Nemecko
/ DESY Nemecko
Streda, 17. decembra 2003, 15:00-15:40 (Fyzika II.)
HERA je urýchľovač s veľmi zlým pomerom užitočných interakcií k pozadiu a s veľmi veľkým rozpätím účinných prierezov pre rôzne typy zaujímavej fyziky. Na druhej strane naša bunch cross frekvencia je najväčšia z existujúcich experimentov. V svojom príspevku by som chcel opísať celkovú situáciu, s ktorou sa musí trigger na HERe potýkať a vysvetliť niektoré triky, ktoré spôsobujú, že sme celkom úspešní.
Juraj Braciník študoval MFF UK v rokoch 1988-93, odbor jadrová fyzika. Po skončení pracoval na Katedre jadrovej fyziky, kde aj získal doktorát za prácu týkajúcu sa fyzikálnych princípov práce plynových detektorov ionizujúceho žiarenia a produkcie baryónových rezonancií v protón-protónových zrážkach (v rámci spolupráce s experimentom NA49 v CERN). Od roku 2002 je zamestnaný na Max-Planck Institute v Mníchove, kde pracuje na experimente H1 v DESY. Venuje sa problematike produkcie ťažkých kvarkov v ep interakciách a triggerovaniu za pomoci kalorimetrov.
Analýza lokálnej štruktúry pomocou párových distribučných funkcií
Pavol Juhás, Michigan State University, USA
Streda, 17. decembra 2003, 15:40-16:20 (Fyzika II.)
Pre pochopenie a modelovanie vlastností tuhých látok je nevyhnutné mať podrobné informácie o ich štruktúre. Štruktúra kryštalických materiálov bola vo väcsine prípadov odvodená pomocou Braggovho rozptylu röntgenových, neutrónových alebo elektrónových lúčov. Táto metóda je nesmierne užitočná, avšak predpokladá perfektnú periodicitu skúmaných látok, a tým pádom vyhodnocuje len časť rozptýleného žiarenia. Párové distribučné funkcie udávajú pravdepodobnosť vzdialeností medzi atómami. Oproti Braggovej analýze nemajú žiaden predpoklad o periodicite a analyzujú celé difraktované spektrum. Vďaka tomu dokáže PDF analýza kryštalických látok zaznamenať lokálne, nekorelované výchylky atómov od ich priemerných kryštalických pozícií. Lokálne odchýlky v štruktúre sa ukazujú byť doležité pre pochopenie ferroelektrických a supravodivých materialov. Prednáška bude pojednávať o princípe párových distribučných funkcií, o ich experimentálnom meraní pomocou neutrónového a synchrotrónového žiarenia, a o metódach ich vyhodnocovania. Ako priklad bude uvedena PDF analýza lokálnej štruktúry ferroelektrického perovskitu.
"Schmutzphysik", alebo lesk a bieda tuhých látok.
Marcel Franz, University of British Columbia, Kanada
Streda, 17. decembra 2003, 17:00-18:00 (Plenárna prednáška III.)
Už začiatkom 20. storočia Wolfgang Pauli charakterizoval fyziku tuhých látok ako "Schmutzphysik", teda fyziku špiny. Cieľom mojej prednášky bude ukázať, že sa tento slávny fyzik vo svojom odhade závažným spôsobom unáhlil. Neskorší vývoj v modernej fyzike špiny priniesol celý rad pozoruhodných prekvapení, ktoré možno významom prirovnať k najdôležitejším výdobytkom v celej fyzike. Tieto javy, založené na kolektívnych vlastnostiach interagujúcich systémov mnohých častíc, tvoria príťažlivý objekt súčasného základného výskumu a v mnohých prípadoch vedú k dôležitým praktickým aplikáciam. V tejto súvislosti ako príklad stručne spomeniem kvantový Hallov jav, Luttingerove tekutiny, kvantové fázové prechody a BCS teóriu supravodivosti. Potom sa sústredím na vysokoteplotné supravodiče a opíšem jednu zaujímavú teóriu založenú na obraze kvantových fluktuácií vo fáze parametra usporiadania, ktorá vedie k opisu týchto systémov prostredníctvom relativistických Diracových fermiónov v (2+1) rozmeroch interagujúcich s fiktívnym kalibračným poľom.
Marcel Franz študoval na MFF UK v rokoch 1984-1989 (diplomová práca na tému vysokoteplotné supravodiče, školiteľ Prof. Noga). Postgraduálne štúdium absolvoval v rokoch 1990-1994 na University of Rochester (školiteľ S. Teitel). Neskôr bol postdoktorálnym asistentom na McMaster University (1994-96) a Johns Hopkins University (1996-99). Od roku 1999 je odborným assistentom na University of British Columbia vo Vancouveri (Kanada). Jeho výskum je momentálne zameraný na teóriu tuhých látok s dôrazom na systémy silno interagujúcich elektrónov.
Skúmanie mechanických vlastností materiálov
pomocou počítačového modelovania - pohyblivosť dislokácií v TiAl
Radoslav Pořízek, University of Pennsylvania, USA
Štvrtok, 18. decembra 2003, 13:20-14:00 (Fyzika III.)
Ďalsia prednáška zo "Schmutzphysik", teda fyziky tuhých látok. Napriek tomu, že základné fyzikálne princípy v tuhých látkach sú známe, zložitosť mnohoatómového systému nám neumožňuje úplne porozumieť mechanizmom stojacim za mechanickými vlastnosťami látok. Napriek počítačovému boomu nedisponujeme dostatočnou výpočtovou silou na uspokojivé modelovanie systémov reálnych rozmerov. Preto sa používajú modely s rôznym stupňom zjednodušenia zaoberajúce sa systémom na rôznych rozmerových škálach: od jednoduchých elastických a plastických modelov, cez numerické výpočty metódou konečných prvkov, až po skúmanie na atómovej úrovni od jednoduchého modelu párových potenciálov, až po modelovanie na kvantovo-mechanickej úrovni (ab-initio). V mojej prednáške ukážem štúdiu pohyblivosti dislokácií v TiAl použitím atomistických výpočtov použitím BOP-potenciálu, ktorý leží medzi jednoduchým párovým potenciálom a výpočtovo veľmi náročnými ab-initio metódami.
Radoslav Pořízek študoval na MFF-UK v rokoch 1993-1998 zameranie teoretická a matematická fyzika (diplomová práca na tému časticovej fyziky, experiment CERN). V súčasnosti je študentom postgraduálneho štúdia na University of Pennsylvania (USA), Dept. of Material Science, kde sa zaoberá počítačovým modelovaním mechanických vlastností materiálov.
O spinoch, frustrácii a diablových schodoch
Andrej Gendiar, Kobe University, Japonsko
Štvrtok, 18. decembra 2003, 14:00-14:40 (Fyzika III.)
Je známe, že feromagnetické a antiferomagnetické vlastnosti materiálov možno popísať Hamiltoniánom s navzájom interagujúcimi spinmi. Cieľom je dať odpoveď na otázku, aká bude výsledná konfigurácia spinov v prípade, že vezmeme do úvahy vzájomnú prítomnosť feromagnetickej aj antiferomagnetickej interakcie, čo následne vytvára v spinovom systéme frustráciu. Tento na prvý pohľad umelý predpoklad bol motivovaný experimentálnymi meraniami magnetických vlastností CeSb, Erbia, NaV2O5 a iných materiálov. Ukážem, že riešením spinového modelu na trojrozmernej mriežke (v celom spektre teplôt), sa získa nekonečne bohatá a pravidelne sa opakujúca spinová štruktúra. Navyše, vlnový vektor opisujúci takúto spinovú štruktúru sa "uzamkne" a ostáva konštantný v určitých oblastiach fázového diagramu, čo tvorí podstatnú časť experimentálnych pozorovaní. Práve toto uzamknutie sa vlnového vektora jednoznačne súvisí s jeho schodovitým priebehom. Odtiaľ pochádza aj termín diablove schody.
Andrej Gendiar absolvoval FMFI UK v rokoch 1992-1997 a diplomovú prácu z oblasti všeobecnej teórie relativity vypracoval pod vedením Doc. Vladimíra Baleka, CSc. Doktorandské štúdium absolvoval na v oblasti štatistickej fyziky tuhých látok na Fyzikálnom ústave SAV pod vedením RNDr. Antona Šurdu, CSc. Od roku 2001 je zamestnancom Elektrotechnického ústavu SAV. Zároveň, ako držiteľ štipendia JSPS je posdoktorálnym výskumníkom na oddelení teoretickej fyziky tuhých látok Univerzity v Kobe (Japonsko).
Asymetrická jadrová hmota v relativistickom prístupe
stredného poľa s hyperónmi a vektorovými cross-interakciami
Juraj Kotulič-Bunta, Slovenská akadémia vied
Štvrtok, 18. decembra 2003, 15:00-15:40 (Fyzika IV.)
Asymetrická jadrová hmota je nekonečný hypotetický systém nukleónov, ktorý je východzím bodom pre štúdium ďalších javov a objektov v jadrovej fyzike (superťažké jadrá, vlastnosti neutrónových hviezd, zrážky vysokoenergetických iónov, vznik kvark-gluónovej plazmy atď). Na jej štúdium aj s uvažovaním obsahu hyperónov je použitá relativistická teória stredného poľa uvažujúca aj doteraz málo preskúmané izovektorové delta mezóny a najmä cross interakcie medzi izoskalárnymi a izovektorovými mezónmi. Tento model je použitý na získanie efektívnej parametrizácie vlastností jadrovej hmoty vypočítaných fundamentálnejšou Dirac-Brueckner-Hartree-Fock teóriou, čím sa dosiahla jeho použiteľnosť aj na výpočty vlastností konečných jadier. Osobitá pozornosť je venovaná vplyvu cross-interakcií na správanie sa symetrickej energie jadrovej hmoty, zloženie hyperónovej hmoty a na chemický potenciál elektrónov. Tento vplyv sa ukazuje byť veľmi výrazný. Ich zavedenie spôsobuje dôležité zmeny vo všetkých uvedených veličinách ako aj ďalších dôležitých charakteristikách jadrovej hmoty obsahujúcej hyperóny a leptóny.
Juraj Kotulič-Bunta študoval na FMFI UK v rokoch 1994-1999 (diplomová práca na tému "Teoretické štúdium asymetrickej jadrovej hmoty", školiteľ Ing. Gmuca z Fyzikálneho ústavu SAV). Doktorandské štúdium absolvoval v rokoch 1999-2003 na Fyzikálnom ústave SAV u toho istého školiteľa. Jeho výskum je zameraný na vylepšovanie teoretického popisu vlastností asymetrickej jadrovej hmoty s vysokým prebytkom izospinu, s cieľom aplikovať tieto vylepšené modely na výpočet vlastností neutrónových hviezd.
Objavíme supersymetriu vďaka narušeniu vône?
Tomáš Blažek, University of Southampton, Veľká Británia
Štvrtok, 18. decembra 2003, 15:40-16:20 (Fyzika IV.)
Narušenie vône (angl. flavour violation) je pre neutrálne prúdy v Štandardnom modeli (ŠM) elementárnych častíc zakázané na stromovej úrovni. Na sľučkovej úrovni sú takéto procesy možné, ale vtedy im už konkurujú diagramy obsahujúce sľučky s časticami za ŠM. Existujú dokonca procesy, kde sú tieto nové príspevky zosilnené voči príspevkom ŠM vďaka štruktúre novej teórie. V tomto príspevku sa pokúsim v stručnosti vysvetliť, že Minimálne supersymetrické rozšírenie ŠM je takouto zaujímavou teóriou a poskytuje nádej, že fyzika za ŠM bude objavená pri zriedkavých nízkoenergetických procesoch narušujúcich vôňu.
Tomáš Blažek ukončil štúdium MFF UK v r. 1986 ako diplomant Prof. J. Pišúta. PhD obdržal na Ohio State University v r. 1996 za prácu "Supersymetrické teórie veľkého zjednotenia a globálny fit nízkoenergetických dát", školitel Prof. S. Raby. Postdocovské roky si odkrútil na Indiana University v Bloomingtone a Northwestern University v Evanstone. Od r. 2000 pôsobí v pozícii Lecturer na School of Physics and Astronomy, University of Southampton vo Veľkej Británii. Jeho výskum je zameraný na fenomenológiu časticovej fyziky za Štandardným Modelom.