Тема : изследване на от елементарните частици дофизични методпроцеси в

Основните задачи по тези направления са следните:

Главната цел е е разработка на програма SANC за полуаналитично пресмятане на реалистични и псевдонаблюдаеми физични величини за сложни процеси на взаимодействия на частици в съвременните ускорители на високи енергии с отчитане на еднопримкови радиационни поправки на в рамките на Стандартния модел. Съвременното състояние на програма SANC включва теоретични предсказвания на много 3х и 4х – частични процеси в Стандартния модел.

В компютърната система SANC, разработвана от групата на Бардин в ОИЯИ, Дубна, се внедряват програми за полуавтоматично аналитично и числено пресмятане на електрослабите и квантово хромодинамичните поправки (QCD) към редица процеси, свързани с експериментите на съвременните ускорители на протони Tevatron (Fermi-Lab, USA) и LHC (CERN, Женева).

Прилагайки съвремени числени методи и подходи при съставянето на компютърни програми, са създадени Монте Карло интегратори и Монте Карло генератор с висока ефективност, което позволява на практика да се достигне висока точност при описание на процесите на взаимодействие на частиците, необходими за съвременните експерименти.

Получените резултати в предишния проект по t- канално единично раждане на top- кварк показват, че пресмятанията трябва да продължат на адронно ниво.

В рамките на съвместния проект Ппродължава изучаването на процесите на единично раждане на top-кварки. Същевременно се оказва, че е необходимо отчете приноса от по-висок порядък на спирачното излъчване на глюони. Пресмятането на поправки от по-висш порядък е изключително трудна задача, която в никакъв случай не може да се реши в кратък срок. По този проблем групата на Бардин в ОИЯИ работи от известно време. Като възможно решение на проблема се предлага да се използват известните програми Pythia и Hervig, които представляват Монте Карло генератори, работещи само числено.

В рамките на даденото изследване ще се извършат пресмятания на диференциалните сечения на разсейване на ¹¹Li с акцентиране на приноса на механизма на фрагментация на ядрото. В разглеждания модел се пресмятат реалната и имагинерна част на оптичния потенциал. Една от целите е подходящия избор на модела на структура на ¹¹Li и чрез вариране на параметрите на потенциалите да се сравнят получените сечения с експерименталните данни.

Поставените задачи се разработват с широко международно сътрудничество с Обединения институт за ядрени изследвания (ОИЯИ) г.Дубна, Русия (Лабораторията по теоретична физика и Лабораторията по ядрени проблеми) - проф. дфн Д.Бардин, проф. дфн В. Лукянов,

Основен консултант по задачата е доц д-р П.ена Христова Христова., която в момента е на работа в Обединения институт за ядрени изследвания (ОИЯИ) – Дубна, Русия в Лабораторията по ядрени проблеми с ръководител проф. дфн Д. Бардин.

В изпълнението на задачата ще участват А. Андонов и доц. д-р Б.лаговест Николов. и Антон Димитров Андонов – сътрудник в катедрата по Теоретична и приложна физика на ШУ.

В компютърната система SANC, разработвана от групата на Бардин в ОИЯИ, Дубна, се внедряват програми за полуавтоматично аналитично и числено пресмятане на електрослабите и квантово хромодинамичните поправки (QCD) към редица процеси, свързани с експериментите на съвременните ускорители на протони Tevatron (Fermi-Lab, USA) и LHC (CERN, Женева).

Настоящата част от проекта предлага създаване на FORM – програми за

аналитично пресмятане на QCD поправките от спирачното излъчване на глюони към процеса на единично раждане в t канал на top кварк. Пресмятанията ще се извършват на еднопримково ниво в Стандартния Модел. Това е част от задачата за създаване на набор от FORM - програми за пресмятане на всички поправки към процеса на единично раждане на top-кварк. На основата на тези FORM – програми в групата на Бардин в ОИЯИ ще се разработва фортранен Vegas – интегратор за числено пресмятане на ефекта от различните поправки. Вече е завършено пресмятането на обратния процес – разпад на top кварка. При това се изследва възможността за каскадно трактуване на процеса: top -кварк се разпада на b – кварк и W – бозон, а W – бозонът се разпада на два фермиона. Тези процеси ще представляват интерес за експеримента на ускорителя LHC, а така също и за Tevatron, където е възможна поредица процеси: раждане на top – кварк и следващ разпад на този top – кварк на b – кварк и W – бозон, който се разпада на два фермиона (лептони или кварки).

Мониторинга на околната среда в България през последните години заема приоритетна позиция във връзка с опазването на природните дадености на страната. Основен въпрос по отношение на мониторинга на околната среда е изборът на подходящи обекти, чрез които да се проследи състоянието на даден тип екосистема. В настоящата Задача B се разглежда въпросът за избор на подходящи обекти за екологичен мониторинг на състоянието на язовир „Тича” и на историко-археологическия и природен парк „Мадара”.

За обекти за екологичен мониторинг на язовир „Тича”, като специфична водна екосистема е избран видът Dreisena polymorpha – вид сладководна мида, намерил широко разпространение в язовира през последните години, известен още под наименованието “Зебра”.

Една важна група от биомонитори представляват билките, поради тяхното широко разпространение във всички райони и като видове, които дават количествена информация за качеството на околната среда. Въпреки големия интерес към билките в България и наличието на литература по тази тематика, няма извършени цялостни и задълбочени изследвания. Наличната литература е ориентирана повече към здравния аспект и към въздействието на билките, а не към физико-химичните характеристики. Независимо че медицинският ефект от дадена билка се очаква да бъде един и същ, резултатът от нейното действие може да бъде силно повлиян от наличието на някои химични елементи и съединения, например тежки и токсични елементи. Затова е от съществено значение екологичното състояние на района, от който са събирани билките.

След изследвания на партиди от билкови чайове, налични на пазара, е установено, че съществуват драстични различия в концентрациите на определени елементи в отделните опаковки. Някои от значимите елементи, като калий (изключително важен за междуклетъчния обмен) присъства в по-малки количества в някои партиди, а същевременно в същите партиди е намерено завишено съдържание токсични елементи – мед, цинк, стронций и др. Такива резултати провокират стартиране на дългогодишен мониторинг на билки от различни райони на България. Установено е, че различни елементи имат типични стойности в отделните райони.

Поради горепосочените факти относно възможностите за използване на билките като биомонитори, за обект на изследване са избрани следните видове:

1. жълт кантарион (Hypericum perforatum),

2. бял равнец (Achillea millefolium),

3. мента (Mentha spicata),

4. мащерка(Thymus),

5. широколист живовляк( Plantago major L.)

6. теснолист живовляк (Plantago lanceolata L.)

7. еньъовче (Galium)

8. папрат(Dryopteris filix–mas),

9. риган(Origanum vulgare L.),

10. лайка (Matricaria),

11. смрадлика (Cotinus)

12. Иван чай (Chamerion) – не е билка, но расте над 800м и затова е интересно

13. Змийско мляко (Chelidonium majus)

14. Маточина (Melissa officinalis)

15. Невен (Calendula)

16. Мъхове (Bryophyta)

17. Лишеи (Cetraria islandica Arh.)

18. Трева (Grass)

където е началният интензитет на светлината (интензитетът на излъчването от Слънцето преди навлизането в атмосферата), m представлява количеството въздушна маса, която лъчите преминават до мястото, където се измерва . Величината m се приема за единица, когато Слънцето е в зенита за дадената позиция на наблюдателя и се изменя по закона , където  е ъгълът между положението на Слънцето от зенита и в конкретния момент на наблюдение (за ъгли, по-малки от 60⁰. Логаритмувайки (1) получаваме:

Това уравнение дава възможност за намиране на оптичната дебелина на атмосферата при известтно . Определянето на на за дадената позиция на наблюдателя е възможно, без да е необходимо да се излиза извън атмосферата на Земята, като се прилага метода на Ленгли [1,2].

Ултравиолетовите лъчи UVB на Слънцето, които са в диапазона от дължини на вълната от 280nm до 320nm имат няколко интересни физични свойства: те достигат до земната повърхност включително и до нивото на морската вода и освен това степента на отслабване при преминаването им през атмосферния слой зависи нелинейно от дължината на вълната . За наблюдаваната оптичната дебелина на атмосферата на Земята в дадената точка на измерване допринасят както молекулите въздух, които за дадената дължина на вълната разсейват лъчите по закона на Релей, така и наличието на примесите във въздуха. Съществено важни за UVB диапазона в ясни и незапрашени слънчеви дни са наличието на SO₂ примеси във въздуха, наличието на озон O₃ в атмосферата, както и наличие на атмосферни аерозоли. За оптичната плътност тогава, може да се запише:

, (3)

където: е оптичната дебелина от релеевското разсейване; - оптичната дебелина от O₃ в атмосферата; - оптичната дебелина от SO₂ примеси във въздуха и - оптичната дебелина от наличието на аерозоли във въздуха.

Величината може да бъде определена от формулата на Хансен и Травис [3,4] (съответно коригирана за налягането на въздуха в момента на измерването):

, при а=0.008569; b=0.0113; c= 0.00013.

Формула (3) може да бъде записана като:

където с сме означили:

Ясно е, че за места със значително замърсяване на приземния атмосферен слой основна роля играят последните два члена в (5). По такъв начин, измервайки отслабването на достигащото UVB излъчване от Слънцето, може да се осъществи контрол на замърсяването на атмосферния въздух, причинено в голяма степен от техногенни източници каквито могат да са например автомобилите в населените места, дейност на промишлени предприятия, изгаряне на стърнища и др.

Измерването на предполага обикновено наличието на добра спектрометрична апаратура. В настоящия проект сме се спрели на разработването на метод за следене на замърсяванията на въздуха, основаващ се на (5), като се използва термолуминисцентното излъчване на определени кристали, чувствителни към определена дължина на вълната от UVB излъчването от Слънцето [5,6]. Решаването на така поставената задача би дало възможност да се извършва регулярен мониторинг на замърсяванията на въздуха в определени центрове в населените места и около промишлените зони. Второ предимство на метода е, че за събиране на информацията (за облъчването на кристалите) не е необходима електроника и, следователно, измерванията могат да се извършват в полеви условия. Трети, особено важен факт е, че кристали с подходящи термолуминисцентни свойства могат да се разпределят предварително по определени пунктове (например хидрометеорологични центрове на даден район) с инструкция да бъдат поставени в определен астрономичен час, за определено време на пряко облъчване от Слънчевите лъчи. По такъв начин ще е възможен едновременния мониторинг на качеството на въздуха за големи територии.

Задача С: Фотометрично и спектрално изследване на контактни звездни системи

Изучаването на тесните двойни системи, съдържащи късни звезди с хромосферна активност, представляват интерес за съвременната астрономия, тъй като позволява да се определят глобалните им параметри и да се търсят корелации между тях. Тази информация води до уточ­няване на теориите за вътрешния строеж на късните звездите и теориите за генериране на магнитните им полета, което е важно и за по-доброто разбиране на процесите на нашето Слънце.

Най-подходящи обекти за реализиране на целите на планираното изслед­ване са контактните системи от типа W UМa поради късите им орбитални периоди и голяма разпространеност.

Работата по тази голяма задача ще продължи през 2011 г. както чрез наблюдения в НАО-Рожен, така и с новия 16-инчов Меаdе телескоп в Шумен през втората половина на годината.

Най-подходящи обекти за реализиране на целите на планираното изслед­ване са контактните системи от типа W UМa. Те са едни от най-разпространените звезди в окол­ността на Слънцето (приблизително 1 на всеки 80 звезди). Поради този факт, както и поради късите орбитални периоди на тези звезди, те са подходящи за точно определяне на глобалните звездни параметри, което позволява по-нататък уточняване на статистическите връзки между тези параметри. Те са подходящи обекти и за изучаване на структурата на нашата Галактика, звездните купове и близките галактики, тъй като установяването на емпирична корелация между абсолютната звездна величина, орбиталния период и температурата за тези звезди (Rucinski 1994) може да се използва за проверяване на принадлежността на дадена система към разсеяни или сферични звездни купове. Има оценки, че пространствената честота на звездите от типа W UMa между тях е 1/30, т.е. около 3 пъти по-висока, отколкото в населението на стария диск на Галактиката, поради което звездите от типа W UМa могат да играят същата роля за населението на Галактичния диск, както звездите от типа RR Lyr за населението на халото (Rucinski 2000).

С помощта на системата SANC са получени нови резултати при описание на процеси, наблюдавани на ускорителите на високи енергии. През 2010 г. бяха завършени аналитичните пресмятания по QCD поправките към процеса на единично раждане на top-кварка в s-канал. Резултатите по пресмятането на QCD поправките към s-канално и t-канално раждане на top-кварка показват, че е необходимо отчитането на поправките от по-високи порядъци.

Основната цел на изследването е определяне на макропараметрите (маса, температура, радиус, температура) на звездните компоненти на контактните системи W UMa, HX UMa и FI Boo на базата на фотометрични и спектрални данни на избраните обекти;

Изследването на сечението на единично раждане на top-кварка е важно за съвременните експерименти на Tevatron (Fermi-Lab, USA) и LHC (CERN, Женева). То осигурява директно измерване на матричните елементи на матрицата на Кабибо-Кобаяши-Маскава, която ни дава смесването на кварките. Това би послужило за проверка на Стандартния Модел и за проверка на новите модели, които се създават в областта на физиката на взаимодействията на елементарните частици. Изследването на сечението на единично раждане на top-кварка е важно за съвременните експерименти на Tevatron (Fermi-Lab, USA) и LHC (CERN, Женева).

С помощта на системата SANC са получени нови резултати при описание на процеси, наблюдавани на ускорителите на високи енергии. През 2010 г. бяха завършени аналитичните пресмятания по QCD поправките към процеса на единично раждане на top-кварка в s-канал.

Резултатите по пресмятането на QCD поправките към s-канално и t-канално раждане на top-кварка показват, че е необходимо отчитането на поправките от по-високи порядъци.

Язовир „Тича” като източник на питейна вода за няколко града в североизточна България подлежи на контрол по отношение на съдържанието на някои химични елементи и съединения във водата. Съществува необходимост обаче, от един по-детайлизиран мониторинг чрез биообекти, който би осигурил по-пълен и надежден контрол на качеството на питейната вода. Известно е, че през последните години се увеличава степента на разрушаване на историческите обекти, поради действието на вредните физични фактори каквито са например въздушния пренос на тежки елемети, азотни и серни оксиди и др. Това в особена степен важи за изложените на открито обекти, какъвто е непример Мадарския конник. Изследвания за съдържанието на определени химични елементи и съединения в скални проби от платото са правени неяколкократно. Тези изследвания са правени обаче еднократно, без да се вземе пред вид влиянието на сезонния фактор и без да се има пред вид фактът, че и въздушния пренос на някои съединения е тясно свързан с определен годишен сезон. Екипът по ядрена физика и радиоекология вече има опит в изследване на термолуминисценцията на различни кристални вещества, облъчени с гама и бета радиоактивни източници. Разполага напълно с необходимата апаратура за снемане на термолуминисцентните криви на различни фосфори, има собствени разработки и разработен собствен софтуер за анализ на съответните криви на изсветване, както и цялата помощна апаратура за предварителна подготовка (калибровка, отгрев, и т.н.) на кристалите. Има и създадена (собствена разработка) система за синтеризация на нови типове термолуми­нисцентни кристали. Има направени предварителни проучвания за синтез на нови типове кристали, чувствителни към UVB лъчи. Екипът вече има няколко публикации в наши и чужди списания в областта на термолуминисценцията.

Изучаването на тесните двойни звезди е едно от най-важните направления в съвременната астрофизика, тъй като осигурява единственият начин за опреде­ляне на макропараметрите на звездите. От една страна тези фундаментални данни представляват директни тестове на моделите за вътрешния строеж на звездите и моделите за еволюцията им, а от друга страна те са база за установяване на фундаменталните астрофизични релации, които се използват и при изучаването на единичните звезди. Освен това тесните двойни звезди дават възможност за изучаване процесите на обмен на маса между компонентите, загуба на маса от системата и взривната активност на звездите (Hilditch 2001).

Предполага се, че контактните двойки от типа W UMa се формират след постепенна загуба на ъглов момент поради ефектите на приливно взаимо­действие и звезден вятър. Но детайлите на тяхното формиране и еволюция остават неизвестни: а) каква е посоката на преноса на маса в тези системи; б) каква е скоростта (времевата скала) на еволюцията им; в) каква е бъдещата им съдба.

За уточняване на важните емпирични корелации между глобалните параметри на звездите са необходими прецизни криви на блясъка и криви на лъчевите скорости, каквито засега са налице за много малък брой системи, което е абсолютно недостатъчно за статистически анализ. Точността на тези корелации е изключително важна за теорията за вътрешния строеж на звездите и теорията за тяхната еволюция. За уточняване на важните емпирични корелации между глобалните параметри на звездите са необходими прецизни криви на блясъка и криви на лъчевите скорости, каквито засега са налице за много малък брой системи, което е абсолютно недостатъчно за статистически анализ. Точността на тези корелации е изключително важна за теорията за вътрешния строеж на звездите и теорията за тяхната еволюция.

Изучаването на тесните двойни звезди е едно от най-важните направления в съвременната астрофизика, тъй като осигурява единствения начин за опреде­ляне на макропараметрите на звездите. От една страна тези фундаментални данни представляват директни тестове на моделите за вътрешния строеж на звездите и моделите за еволюцията им, а от друга страна те са база за установяване на фундаменталните астрофизични релации, които се използват и при изучаването на единичните звезди. Освен това тесните двойни звезди дават възможност за изучаване процесите на обмен на маса между компонентите, загуба на маса от системата и взривната активност на звездите (Hilditch 2001).

Предполага се, че контактните двойки от типа W UMa се формират след постепенна загуба на ъглов момент поради ефектите на приливно взаимо­действие и звезден вятър. Но детайлите на тяхното формиране и еволюция остават неизвестни: а) каква е посоката на преноса на маса в тези системи; б) каква е скоростта (времевата скала) на еволюцията им; в) каква е бъдещата им съдба.

доц. д-р Б. Николов,

доц. д-р П .Христова,

гл.ас. К.Спасова,

докторант А. Андонов,

физик Б. Плачкова.

1. 
   гл. ас. д-р К. Спасова, Задача А
   
2. 
   доц. д-р Н. Узунов, Задача В
   
3. 
   ст. ас. Н. Архангелова, Задача В
   
4. 
   проф. дфн Д. Кюркчиева, Задача С
   
5. 
   гл. ас. д-р Б. Борисов, Задача С
   

6. 
   Поли Диянова Радушева, Задача С
   

7. 
   Д. Василева-Кюркчиева, Задача В
   

8. 
   Сунай Ибрямов Ибрямов – ІV к. Астрономия, Задача С
   
9. 
   Мария Радева Радева – ІV к. Астрономия, Задача С
   
10. 
    Ивайло Божидаров Бонев – ІІІ к. Астрономия, Задача С
    
11. 
    Калин Димчев Колев - ІІІ к. Астрономия, Задача С
    
12. 
    Анатоли Валериев Владев - ІІ к. Астрономия, Задача С
    
13. 
    Теодора Велкова Атанасова - І к. Астрономия, Задача С
    
14. 
    Тончо Георгиев Иванов - І к. Астрономия, Задача С
    
15. 
    Светлана Григорова Иванова – ІІ к. Астрономия, Задача С
    
16. 
    Севелина Божанова Герасимова – ІІ к. Астрономия, Задача С
    
17. 
    Венцислав Събев Бозаджиев – ІІ к. Физика, Задача А
    
18. 
    Александра Добринова Димитрова – І к. Астрономия, Задача С
    
19. 
    Димитрина Петрова Петрова – ІІ к. Астрономия, Задача С
    
20. 
    Мария Димитрова Димитрова – I к. Физика, Задача В
    
21. 
    Николай Николаев Недялков – I к. Физика, Задача В
    
22. 
    Илмия Апазова Алиосманова – ІV к. Астрономия, Задача С
    
23. 
    Десислава Ивалинова Иванова - ІІІ к. Астрономия, Задача С
    
24. 
    Сияна Илскова Стефанова - ІІІ к. Астрономия, Задача С
    

студ. Мария Димитрова Димитрова – I курс Физикастуд. Николай Недялков – I курс Физика

проф. Д. Кюркчиева

ст. ас. Б. Борисов

студ. Сунай Ибрямов Ибрямов – ІІ к. АстрономияТрадицията на екипа по измерване на замърсяванията на въздуха с техногенни източници датира вече повече от двадесет години. От няколко години измерването на съдържанието на някои газове, както и на аерозоли във въздуха е обект на особен интерес. От две години екипът тества установка за термолуминисценция, с помощта на която се снемат термолуминсцентни криви на различни кристали. Направени са няколко публикации в наши и чужди списания в областта на термолуминисценцията.

Пред­хож­да­щи из­след­ва­ния на ко­лек­ти­ва по предлаганата тематика.

P.Christova, L.Kalinovska, D.Bardin, A.Arbuzov, S.Bondarenko, V. Kolesnikov, R.Sadykov , B. Nikolov, K. Spasova, A.Andonov, QCD Corrections for t-channel Single Top Production in SANC, Annual of K. Preslavsky Univ., Shumen, V0l. XXB1, (2010), 89-98.