Istraživačka grupa katedre za fiziku

Voditelj grupe

izv. prof. dr. sc. Nikola Godinović

Suradnici

izv. prof. dr. sc. Ilja Doršner
doc. dr. sc. Damir Lelas
Toni Šćulac, mag. phys.
Toni Vrdoljak, mag. phys
Darko Zarić, mag. phys.

Opis područja istraživanja i specifičnih aktivnosti

  1. Fizika elementarnih čestica – CMS grupa
  2. Astrofizika – MAGIC grupa
  3. Teorijska fizika elementarnih čestica i polja

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.

Opis laboratorija i opreme

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.

Kontakti s akademskim i drugim institucijama:

 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

Opis dosadašnje suradnje s akademskim i drugim institucijama

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.

opis istraživanja

Numeričko modeliranje elektromagnetskih pojava u elektroenergetskom sustavu (NUMEPES)

Čestična i astročestična fizika - ASTROHEP (voditelj projekta - doc. dr. sc. Damir Lelas)

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.

Program rada za razdoblje od 5 godina

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.