Istraživanja u području eksperimentalne fizike elementarnih čestica i visoko-energetskih gama zraka se odvija u okviru CMS kolaboracije na CERN-u (http://cms.web.cern.ch/), te MAGIC kolaboracije (http://magic.mppmu.mpg.de/).
Članovi CMS kolaboracije aktivno su uključeni u mjerenje svojstava Higgsovog bozona, procesa vektor-bozon raspršenja, te potrage za leptokvarkovima na Velikom sudaraču hadrona (LHC). Pored direktnih istraživanja, grupa sudjeluje u aspektima rada Elektromagnetskog kalorimetra CMS detektora, te projekta HGCAL, projekta budućeg prednjeg kalorimetra CMS-a.
Djelatnosti grupe u okviru MAGIC kolaboracije su vezane uz provjeru kvalitete podataka MAGIC teleskopa, te istraživanja pulsara kao izvora gama zračenja.
Teorijska istraživanja u području fizike elementarnih čestica i polja su vezana uz aspekte produkcije i mjerenja leptokvarkova na LHC-u, te okusnu dinamiku kvarkova.
Laboratorij za karakterizaciju fotodetektora osnovan je s ciljem da se ostvare preduvjeti za mjerenje svih relevantnih značajki i parametara rada fotodetektora, a posebno novih
vrsta poluvodičkih fotodetektor s osjetljivošću od jednog fotona. Laboratorij je
opremljen s računalom upravljanom temperaturnom komorom, 6485 Keithley pikoampermetrom, Keithley 6487 izvorom napona/pikometrom. Zatim, 2000 Keithley multimetrom, CAEN N478 programabilnim izvorom napajanja, te CAEN silicijskim fotomultiplikatorskim paketom.
CERN, Švicarska
– Ecole Polytechnique, Palaiseau, Francuska
– Max Planck Institut, Muenchen, Njemačka
– Sveučilište u Osijeku
– Sveučilište u Rijeci
– Institut Ruđer Bošković
– Institut Jožef Stefan, Slovenija
– Sveučilište u Ljubljani, Slovenija
Eksperimentalne grupe katedre za fiziku FESB-a su aktivno sudjelovale i sudjeluju u istraživanjima u području fizike elementarnih čestica, te astročestične fizike. Kao članovi CMS kolaboracije, istraživači s FESB-a su značajno doprinijeli otkriču Higgsovog bozona na LHC-u u 2012. godini. U okviru MAGIC kolaboracije, grupa vodi provjeru kvalitete podataka MAGIC teleskopa, te sudjeluje u provučavanju pulsara kao izvora gama zračenja.
Dogogodišnja međunarodna suradnja i iskustvo u organiziranju znanstvenih konferencija i skupova, značajno su pozicionirali grupu unutar Hrvatske, ali i mnogo šire.
Dosadašnja teorijska istraživanja u području fizike čestica u znatnoj su mjeri ostvarena u suradnji s fizičarima Sveučilišta u Ljubljani, Slovenija i članovima Instituta Jožef Stefan, Slovenija.
Otkriće Higgsovog bozona od strane ATLAS i CMS kolaboracija na LHC-u otvorilo je novu eru u fizici elementarnih čestica. Precizna mjerenja svojstava otkrivene čestice idući su korak u istraživanjima u Higgs području. Precizna mjerenja parametara čestice od presudne su važnosti za fiziku unutar i izvan Standardnog modela elementarnih čestica.
Planirane su aktivnosti grupe na razradi teorijskih i eksperimentalnih aspekata potrage za leptokvarkovima na LHC-u. Planirano je i uključivanje u analizu procesa vektor-bozon raspršenja. Vektor bozon raspršenje je važna skupina procesa na LHC-u. Proučavanje ovih procesa dozvoljava preciznu provjeru predviđanja Standardnog modela fizike čestica, te uvid u moguću fiziku izvan Standardnog modela.
Usporedo s fizikalnom analizom, planirano je snažno uključenje u projekt HGCAL, projekt budućeg prednjeg kalorimetra CMS-a. Aktivnosti grupe su posebno izražene u svezi s izvedbom okidača prve razine HGCAL-a, te rekonstrukcije i identifikacije elektrona i fotona. U projekt su uključeni i stručnjaci s FESB-a u području elektronike i računarstva (grupa prof.dr.sc. Julija Ožegovića).
Pored CMS aktivnosti, planirane su i aktivnosti na prikupljanju i analizi podataka MAGIC teleskopa. Planiran je rad na nadogradnji softwarea za dnevnu provjeru kvalitete podataka MAGIC teleskopa i za provjeru pouzdanosti rada novog okidača sustava MAGIC teleskopa.
Jednako tako, očekuje se i nastavak rada na analizi visokoenergetskih gama podataka koje je MAGIC prikupio promatrajući pulsare (Crab, Geminga, Dragonfly). Naša grupa radi na dizajnu i izgradnji protipa Large Size Telescope (LST), Cherenkov Telescope Array (CTA) opservatorija i odgovorna je za dizajn, izgradnju i puštanje u pogon sustava za precizno praćenje i korekciju usmjerenosti teleskopa LST.
U tijeku je prikupljanje podataka CMS detektorom na energiji sudara protona od 13 TeV, koje će trajati do kraja 2018. U 2019. I 2020. godini planirana je pauza u radu LHC-a koja će se iskoristiti za unaprjeđenje akceleratora, te detektora, kako bi početkom 2021. sudari protona bili na dizajniranoj energiji od 14 TeV. Dvogodišnja pauza u radu će biti iskorištena i za detaljnu analizu fizikalnih procesa na dotada prikupljenim podacima. Tijekom petogodišnjeg razdoblja planirano je i nužno sudjelovanje istraživača naše grupe na smjenama prikupljanja podataka CMS detektorom. Ova aktivnost je izravan terenski znanstveno-istraživački rad, kao nužan preduvjet za fizikalnu analizu prikupljenih podataka. Planirane su prezentacije dobivenih rezultata u okviru CMS kolaboracije, kao i na međunarodnim konferencijama.
Jednako tako, planirano je održavanje i nadogradnja softverskog paketa za dnevnu provjeru kvalitete podataka MAGIC teleskopa, te provjeru kvalitete podataka kroz duže vremensko razdoblje, kao i trajna provjera i pravovremena kalibracija modela savijanja teleskopa MAGIC. Nužno je sudjelovanje na sastancima kolaboracije MAGIC, kako bi se raspravili razni aspekti performansi sustava. Potrebno je i planirano sudjelovanje članova grupe u terenskim, znanstveno-istraživačkim opažanjima na MAGIC teleskopima.
U okviru CTA projekta, na osnovu simulacija potrebno je odrediti parametre optičkog sustava za precizno praćenje i korekciju usmjerenosti teleskopa LST, vidno polje te najmanji broj piksela CCD kamere s kojim se može snimati vidno polje s najvećim mogućim omjerom lučnih sekundi po pikselu, čime bi se osigurala zahtijevana preciznost poznavanja položaja optičke osi teleskopa u odnosu na centar kamere s preciznošću od 5 lučnih sekundi. U laboratorijskom postavu, već postavljenom na Fakultetu, optimizirati će se metode mjerenja, te softver za upravljanje i analizu podataka, te pokazati da je dosegnuta tražena preciznost mjerenja.