Grant IMPRESS-U na badania w obszarze teorii układów jądrowych

Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego otrzymali grant w konkursie IMPRESS-U na badania nad właściwościami sił działających między składnikami jąder atomowych, które zrealizują we współpracy z naukowcami ze Stanów Zjednoczonych i Ukrainy. Budżet polskiej części projektu to ponad 800 tys. zł.

Konkurs International Multilateral Partnerships for Resilient Education and Science System in Ukraine (IMPRESS-U) to program umożliwiający polskim naukowcom sfinansowanie współpracy badawczej z naukowcami ze Stanów Zjednoczonych i Ukrainy, z opcjonalnym udziałem naukowców z krajów bałtyckich, tj. Litwy, Łotwy i Estonii.

Celem IMPRESS-U jest wspieranie wybitnych badań naukowych i technicznych oraz edukacji i innowacji poprzez współpracę międzynarodową, a także promowanie i stymulowanie integracji ukraińskich naukowców z globalnym środowiskiem naukowym. Inicjatorem programu jest amerykańska National Science Foundation, agencja rządu amerykańskiego finansująca badania naukowe oraz działania edukacyjne.

IMPRESS-U oparty jest na formule agencji wiodącej, co oznacza, że wniosek przygotowany wspólnie przez wszystkich partnerów projektu musi zostać złożony do NSF i tam jest oceniany merytorycznie, łącznie z innymi wnioskami składanymi do programu EAGER. Agencje partnerskie (w tym NCN) przyznają finansowanie krajowym zespołom na podstawie rekomendacji NSF.

W konkursie finansowane są projekty trwające 24 miesiące, których kierownikami są naukowcy posiadający co najmniej stopień doktora.

Oddziaływania jądrowe pod lupą

Dziewiąty grant IMPRESS-U finansowany przez NCN otrzymał zespół naukowców pod kierownictwem prof. Jacka Golaka z Instytutu Fizyki im. M. Smoluchowskiego Uniwersytetu Jagiellońskiego. Na realizację polskiej części projektu pt. „Prądy dwuciałowe w rozpraszaniu elektronów i neutrin na tarczach kilkunukleonowych” w ciągu najbliższych dwóch lat Narodowe Centrum Nauki przekaże ponad 800 tys. zł.

Prof. Jacek Golak, fot. archiwum prywatne Prof. Golak wraz z grupą badawczą z Zakładu Teorii Układów Jądrowych na co dzień zajmuje się badaniem właściwości sił działających między składnikami jąder atomowych – protonami i neutronami oraz innymi cząstkami subatomowymi. Siły te są odpowiedzialne za to, że istnieją takie, a nie inne jądra atomowe oraz decydują o mechanizmach reakcji jądrowych i rozpadów promieniotwórczych, w tym tych kluczowych dla energetyki jądrowej albo terapii nowotworów za pomocą promieniowania. 

– W praktyce oznacza to, że budujemy cały ciąg programów komputerowych, które dla zadanego modelu matematycznego oddziaływań jądrowych pozwalają policzyć wielkości, które można porównać z wynikami eksperymentów wykonywanych na całym świecie. Dzięki temu porównaniu możemy ocenić jakość danego modelu teoretycznego i poprzez jego dopracowywanie dążyć do zrozumienia zjawisk w jądrach atomowych – wyjaśnia prof. Jacek Golak.

W projekcie IMPRESS-U naukowcy z Polski będą współpracować z amerykańskim zespołem pod kierownictwem prof. Wayne’a Polyzou z University of Iowa oraz zespołem ukraińskim pod kierownictwem prof. Oleksandra Shebeko z Kharkov Institute of Physics and Technology.

– O złożeniu wniosku w konkursie IMPRESS-U zdecydowaliśmy wspólnie ze wszystkimi partnerami projektu. Znaliśmy się i współpracowaliśmy ze sobą już wcześniej, mamy wspólne publikacje, spotykamy się na międzynarodowych konferencjach, obaj profesorowie gościli u nas w Krakowie. Formuła IMPRESS-U bardzo nam odpowiadała i stała się impulsem do przyspieszenia i zacieśnienia naszej współpracy. Ważne dla nas było także to, że realizując projekt możemy wesprzeć naukę i środowisko akademickie w Ukrainie, które są zaangażowane w długotrwałą, wyniszczającą wojnę – dodaje kierownik polskiego zespołu.

Polscy, amerykańscy i ukraińscy naukowcy będą pracować nad lepszym poznaniem mechanizmów oddziaływania elektronów i neutrin z jądrami atomowymi. Skupią się przede wszystkim na wyprowadzeniu i wykorzystaniu oddziaływań relatywistycznych i spójnych z nimi prądów jądrowych (w tym prądów dwunukleonowych) w rozpraszaniu elektronów i neutrin na tarczach kilkunukleonowych.

Amerykański partner projektu IMPRESS-U jest uznanym ekspertem w dziedzinie relatywistycznej mechaniki kwantowej, partnerzy ukraińscy mają doświadczenie w konstruowaniu modeli oddziaływań nukleon-nukleon. Prace będzie wspierać ekspert zewnętrzny, prof. Hiroyuki Kamada z japońskiego Research Center for Nuclear Physics (RCNP) w Osace, który wykonuje obliczenia z relatywistycznymi oddziaływaniami jądrowymi.

Zadaniem polskiego zespołu będzie połączenie tych wszystkich składowych w jedną całość i wykonanie obliczeń dla reakcji rozpraszania elektronów i neutrin na najlżejszych jądrach atomowych. Specjalny nacisk zostanie położony na tzw. prądy dwunukleonowe, które są ściśle powiązane z własnościami oddziaływania nukleon-nukleon. Naukowcy z UJ mają duże doświadczenie w budowaniu relatywistycznych potencjałów nukleon-nukleon, wykorzystywaniu wielkości polaryzacyjnych do analizy właściwości neutronów oraz w badaniu fizyki układów kilku nukleonów. Mentorem grupy i uczestnikiem prac badawczych jest prof. Henryk Witała, zajmujący się tymi zagadnieniami badawczymi od lat 80. XX wieku, uhonorowany w tym roku za swoje osiągnięcia Medalem Faddeeva ustanowionym w 2016 roku wspólnie przez Topical Group on Few-Body Systems & Multiparticle Dynamics (GFB) of the American Physical Society oraz European Research Committee on Few-Body Problems in Physics.

Głównym efektem wspólnego projektu IMPRESS-U będzie opracowanie nowego modelu oddziaływań jądrowych.

– Liczymy, że wykonane przez nas obliczenia staną się podstawą do planowania nowych eksperymentów i analizy danych doświadczalnych. Nasz projekt będzie także ważnym doświadczeniem dla młodszych kolegów – podkreśla prof. Jacek Golak.