3.etg - Fysikkbygningens østfløy, Blindern
Leder : Professor Steinar Stapnes, rom Ø381
Web side med mail-addresser og tlf. nr : http://www.fys.uio.no/epf
Tall om studenter og ansatte (for 1996) :
Professorer
5
Professor II
1
Hovedfagsstudenter
7
Uteksaminerte hovedfag
9
Dr.gradsstudenter
5
Disputert
1
Stipendiater
4
Avdelingsingeniører
2
Eksperimentell elementærpartikkelfysikk omfatter det eksperimentelle studium av naturens minste byggesteiner og, like viktig, av kreftene som virker mellom dem.
Skissen viser hvordan naturen bygges opp av mindre, mer
fundamentale partikler.
Den såkalte standardmodellen beskriver godt
de aller fleste eksperimentelle resultater innen partikkelfysikk, men det
er mange grunner til at mange innen fagfeltet tror det finnes fysikk utover
standardmodellen. Standardmodellen er en kvantefelt-teori
der byggesteinene er kvarker og leptoner organisert i tre generasjoner.
Teorien bygger på endel fundamentale symmetrier
i naturen, som lokal gaugeinvarians, Lorentz invarians og også CPT
(ladningskonjugasjon 
paritet tidsreversjon)
-invarians. De grunnleggende kreftene i naturen er tyngdekraften, de elektrosvake
krefter og fargekreftene (de såkalte sterke kreftene som studeres
i kjernefysikk er krefter som er avledet av fargekreftene på liknende
måte som van der Waals krefter og kjemiske bindingskrefter er avledet
av den elektromagnetiske vekselvirkning). I tillegg inneholder standardmodellen
feltpartiklene som kvarkene og leptonene utveksler når de vekselvirker.
Disse er fotonet (for den elektromagnetiske komponent av de elektrosvake
krefter), vektorbosonene W+, W- og Zo
(for den svake komponenten) og åtte gluoner (for fargekraften). Dessuten
finnes det i modellen et boson som er innført for å kunne
forklare at vektorbosonene og byggesteinene har masse (Higgs-bosonet).
Ved å innføre et skalar-felt i vakuum som kobler til partiklene
i standardmodellen, kan masse innføres via den såkalte
Higgs-mekanismen.
Dagens eksperimentelle partikkelfysikk er i stor grad
dominert av målinger av parametre i standardmodellen, søk
etter manglende objekter og mekanismer i standardmodellen (Higgs-mekanismen,
CP-brudd, langlivede bundne gluontilstander (glueballs)) og søk
etter fysikk utover standardmodellen (supersymmetriske partikler,
sammensatte kvarker og leptoner, sammensatte vektorbosoner, nye tunge leptoner
osv). Ved grundige målinger undersøker man selve fundamentet
for dagens kvantefelt-teorier, nemlig symmetriene som underligger dem og
de felt som inngår i dem. Dagens virksomhet innen partikkelfysikk
tar også opp grunnleggende spørsmål om universets opprinnelse,
ekspansjon, materie/antimaterie innhold og massetetthet idet man undersøker
de kreftene og feltene som inngikk i det tidlige univers da energitettheten
var mye høyere.
Hovedtyngden av gruppens aktivitet foregår i forbindelse med internasjonale prosjekter ved CERN (det europeiske senteret for forskning i høyenergifysikk ved Genève). Akseleratorkompleksene ved CERN og det omfattende internasjonale forskningsmiljøet utgjør en spennende atmosfære for både studenter og ansatte ved Fysisk Institutt.
CERN - det europeiske senteret for partikkelfysikk
Gruppen deltar i planlegging, konstruksjon, oppbygging
og styring av eksperimenter både på software og hardware siden,
og i den etterfølgende analyse av data fra eksperimentene. Gruppen
har nylig også involvert seg i et prosjekt ved DESY-laboratoriet
i Hamburg i forbindelse med studier av tunge kvark-systemer.
Virksomheten er i dag karakterisert ved høy grad
av internasjonalt samarbeid om store, teknologisk svært avanserte
eksperimenter. Ved å delta i disse internasjonale forskningsprosjektene
kan vi tilby analyse oppgaver der våre studenter får anledning
til å analyse og tolke data fra eksperimenter der man angriper noen
av de mest fundamentale spørsmål man har innen grunnforsking
i fysikk. Mange av disse eksperimentene stiller krav som bare det ypperste
av samtidens elektronikk-, sensor-, data-, vakuum-, og magnet-teknologi
kan tilfredsstille - mange ganger har kravene som stilles innenfor den
eksperimentelle høyenergifysikk ført til nyutviklinger innenfor
disse områdene. Instrumenteringsoppgaver er derfor også en
sentral del av gruppens virksomhet. EPF-gruppen kan derfor tilby hovedfagsprosjekter
både for studenter med sterk fysikk-bakgrunn og for studenter med
måleteknisk bakgrunn.
I det følgende gir vi en kort ufullstendig beskrivelse
av prosjektene EPF-gruppen for tiden (høsten 1997) tilbyr hovedfagsoppgaver
innenfor.
En hovedgren av virksomheten er tilknyttet data-analyse
der man med omfattende programmer analyserer data fra eksperimentene og
tolker dataene utfra de modeller man har. Dette omfatter en bred virksomhet
innen numerisk analyse, simuleringsmetoder, on-line analyse/kontroll og
off-line data-analyse. En grundig simulering av både fundamentale
fysikkprosesser og detektor-respons utføres. Som deltakere i disse
store internasjonale eksperimentene har vi adgang til data og analyseverktøy
utviklet innen dette samarbeidet og ved UiO foretas omfattende og avanserte
analyser av dataene. Resultatene og fremdrift rapporteres jevnlig til samarbeidspartnerne
og publiseres.
En reaksjon i DELPHI-detektoren der signalene i detektorene
er vist. Etter at rekonstruksjonsalgoritmene har blitt utført kan
man tydelig se hva som har skjedd og hvilke reaksjoner som har foregått.
I dette tilfellet er det produsert to W-partikler som hver henfaller til
to kvarker.
Den andre hovedvirksomheten i gruppen er tilknyttet instrumentering.
Problemene tilknyttet strålingsdeteksjonsystemer, systemmontasje,
signalbehandling og on-line kontroll og utlesning av disse systemene, er
av de mest fundamentale innen detektorutvikling og har relevans langt utenfor
eksperimentell partikkelfysikk. Både innen medisinsk avbildning og
for industrielle inspeksjonssystemer brukes halvleder-detektorer i økende
grad. Instrumenteringsvirksomheten i gruppen er derfor svært viktig
og gruppen deltar i konstruksjon av fremtidens detektorer ved CERN. Gruppen
har bygget opp et omfattende infrastruktur ved UiO der man utvikler, konstruerer
og tester sensorsystemene før de installeres ved CERN.
To silisiumsensorer, båndet til en integrert krets
som er satt på en tykkfilmhybrid
Gruppen tilbyr oppgaver i fire eksperimenter; ATLAS,
DELPHI, HERA-B og WA102 :
Alle vitenskapelig ansatte i gruppen kan kontaktes om
hovedfagsoppgaver. Gruppelederen (S.Stapnes) formidler gjerne kontakt om
du ikke vet hvem du skal snakke med.
Ønskede forkunnskaper avhenger av oppgavetypen.
Kontakt gjerne gruppen i god tid, så kan vi sammen planlegge den
siste delen av studiet.
Generelt kan sies at oppgaver innen hardware krever interesse
for og kunnskaper i elektronikk. For analyseorienterte oppgaver er det
en fordel med noe kjennskap til programmering og gjerne litt kunnskaper
om numeriske og statistiske metoder i tillegg til "mest mulig"
fysikk.
Oppdatert 2.5.98 av k.m.danielsen@fys.uio.no