Tutkimme kvarkkien ja gluonien vuorovaikutuksia, joita kuvaava hiukkasfysiikan standardimallin osa on kvanttiväridynamiikka, QCD. Ryhmämme erityisalana on kvanttiväridynamiikka raskailla atomiytimillä tehtävissä törmäyskokeissa. Kvanttiväridynamiikan häiriöteoriaa käytämme raskaiden atomiytimien kvarkkien ja gluonien vuorovaikutusten ymmärtämiseksi. Tärkeä tutkimuskohde on erityisesti vahvasti vuorovaikuttava alkeishiukkasaine, kvarkkigluoniplasma, jota tuotetaan CERN-LHCn ja BNL-RHICn törmäyskokeissa. Pyrimme tekemään ennusteita näissä törmäyskokeissa mitattaville suureille, joiden perusteella kvarkkigluoniplasman ominaisuudet voidaan määrittää, tässä mallinnuksessa keskeisenä osana on myös relativistinen virtausdynamiikka.
Yhdessä ALICE-ryhmän kanssa muodostamme Suomen Akatemian valitseman Kvarkkiaineen tutkimuksen huippuyksikön.
Lisätietoa tutkimustuloksista, toiminnasta ja ryhmän tutkijoista englanninkielisillä sivuilla.
Mahdollisia opinnäytetyön aiheita
Mahdollisia opinnäytetyön aiheita voi tiedustella kaikilta ryhmän vanhemmilta tutkijoilta. Alla on lista joistain esimerkkiaiheista. Kannattaa myös katsoa minkälaisia opinnäytetöitä ryhmässämme on aiemmin tehty Opinnäytetyöt-sivulta.
- Hila-QCD:n etumerkkiongelma ja sen mahdollisia ratkaisuja (kompleksinen Langevin-yhtälö, Lefschetz thimble jne), mahdollisesti esimerkkinä analyyttisestikin ratkeava tapaus, Kandityö, erikoistyö tai gradu, ohjaaja Tuomas Lappi
- Relativistisen vetyatomin energiatilat Diracin yhtälöstä, esitiedot kvantti I, erikoistyö, ohjaaja Kari J. Eskola
- DGLAP-yhtälön diagonalisointi Mellin-muunnoksella, kandityö, ohjaaja Hannu Paukkunen
- D’Agostinin harha: Hiukkasfysiikan mittauksissa on virheen etenemisen kanssa oltava tarkkana! Klassisena esimerkkinä, huolimaton käsittely sovitettaessa protonin rakennefunktioita kokeelliseen dataan johtaa ihmeelliseen ristiriitaiseen tilanteeseen, jossa protoni haluaisi kantaa enemmän kuin oman liikemääränsä. Tämä sudenkuoppa tunnetaan D’Agostinin harhana. Ohjaaja: Hannu Paukkunen
- Diffraktio hiukkaskiihdyttimissä: Diffraktio on klassisesta fysiikasta tuttua. Hiukkaskiihdytinkokeissa voidaan havaita vastaava ilmiö, jonka kuvailemiseen tarvitaan kvanttimekaniikkaa. Tällaisia prosesseja tutkimalla voidaan selvittää esimerkiksi protonien ja ytimien kvarkki- ja gluonitiheyksiä sekä geometrista rakennetta. Tutkielmassa käydään läpi ns. Good-Walkerin kvanttimekaaninen käsittely diffraktiiviselle sironnalle ja sen sovelluksia kiihdytinkokeisiin. Erikoistyö tai gradu. Tarvittavat esitiedot: kvanttimekaniikka 1, ohjaaja Heikki Mäntysaari
- Erikoisfunktion kompleksi-integraaliesitys ja asymptoottinen kehitelmä, erikoistyö, ohjaaja Kari J. Eskola. Esitiedot: kompleksianalyysin alkeet. Erikoisfunktioksi valitaan esim. Besselin funktio, Airyn funktio tai muu vastaava.
- Kvarkittoman QCD:n faasitransitio hilalla, numeerinen lasku. Erikoistyö tai gradu, ohjaaja Tuomas Lappi
- Quarkonium-tilan leptoninen hajoaminen yhteen lenkkiin (ns. “looppiin”) QCD:n häiriöteoriassa [viite]. Analyyttinen lasku – kvanttikenttäteoria I tai QCD-kurssi mielellään suoritettuna. Ohjaaja: Hannu Paukkunen
- Valo valoa vasten -sironta LHC kiihdyttimessä. Kysessä on QED:n ennustama kvanttiprosessi, joka on hiljattain todennettu LHC:ssä. Tässä työssä lasketaan läpi teoreettinen ennuste 1-lenkki (ns. “looppi”) QED-laatikkodiagrammista ja tutustutaan siihen, miten prosessi havaittiin. (ks. esim. [viite]). Esitietoina mielellään kvanttikenttäteoria I tai QCD-kurssi. Ohjaaja: Hannu Paukkunen
- Protonin fluktuoivan geometrian selvittäminen kaksihiukkaskorrelaatioista, erikoistyö tai gradu, ohjaaja Heikki Mäntysaari