Kwantumverstrooiing aan kernen als portaal naar de partonische structuur van hadronen
Begeleiding

  • Wim Cosyn (promotor)
    • Algemene context

      Ongeveer 50 jaar geleden werd quantum chromodynamica (QCD) geïdentificeerd als de standaard theorie van één van de vier fundamentele krachten, nl. de sterke wisselwerking. Momenteel is er echter nog altijd verklaring hoe hadronen (zoals nucleonen en pionen) of atoomkernen vanuit de theorie van QCD ontstaan. Dit betekent dat we nog steeds geen "standaard model" in de kernfysica hebben. Beschrijvingen van kernen in termen van hadronische vrijheidsgraden hebben een uitermate succesvolle geschiedenis, maar zijn niet toepasbaar bij bepaalde processen en vanaf zeker energieschalen. Deze grenzen van deze toepasbaarheid identificeren zal ons leiden tot een beter begrip hoe atoomkernen als emergente fenomenen binnen QCD ontstaan.

      Eén manier om dit probleem aan te pakken is verstrooiingsreacties uit te voeren met een hoog energetisch deeltje aan een atoomkern. De hoge energie geeft ons voldoende resolutie om dynamische fenomenen te bestuderen waarbij we verwachten dat de beschrijving in termen van hadronische vrijheidsgraden stopt met werken en we nieuwe QCD fenomenen in kernen kunnen identificeren. Om dit laatste te kunnen doen heeft men state-of-the-art theoretische reactiemodellen nodig.

      In de VS is de volgende grote deeltjesversneller die zal gebouwd worden (geplande start van constructie 2020) een elektron-ion versneller, waarin bundels gepolariseerde elektronen en atoomkernen met elkaar in botsing gebracht worden met als bedoeling de quark- en gluonstructuur van het proton en atoomkernen verder in kaart te brengen. Onze onderzoeksgroep werkt mee aan theoretische en numerieke modellen die gebruikt worden in haalbaarheidsstudies voor deze versneller, specifiek in modellen voor verstrooiingsreacties aan lichte kernen zoals het deuteron (proton-neutron kern) of helium

      Doelstelling

      Doel van de thesis is een bijdrage leveren tot de hierboven beschreven modellen. Dit zal eerst bestaan uit een component literatuurstudie, waarbij de student de nodige fysische achtergrond opdoet op het vlak van kernfysica en verstrooiingsreacties bij hoge energie. Vervolgens kan de student een uitbreiding aan de modellen aanbrengen, waarin in een object georienteerde code gewerkt wordt en er ruimte is voor parallele computing technieken. Het precieze aspect waarin de student een bijdrage levert kan aan de interesse en voorkeuren van de student aangepast worden. Voorbeelden zijn de spinstructuur van lichte kernen zoals het deuteron, of de bijdrage van secundaire verstrooiingen tot de bestudeerde reacties. In een laatste stap voert de student numerieke simulaties uit (waarbij gebruikt gemaakt kan worden van de HPC infrastructuur aan de UGent) en toetst die aan bestaande data en andere modellen.

      [Terug naar overzicht thesisonderwerpen]