Predgovor

---

Oznaka: 0098011

MASIVNI NEUTRINI I ASTROČESTICE

MASSIVE NEUTRINOS AND ASTRO-PARTICLES
Voditelj projekta: dr. sc. Ante Ljubičić

Tel. ++385 1 4680 203   e-mail: [e-mail]

Suradnici
Raul Horvat, doktor fiz. znanosti, znanstveni savjetnik
Krešimir Jakovčić, magistar fiz. znanosti, znanstveni novak u suradničkom zvanju asistenta
Dalibor Kekez, doktor fiz. znanosti, viši znanstveni suradnik
Milica Krčmar, doktorica fiz. znanosti, znanstvena savjetnica od 30.6.2005.
Zvonko Krečak, doktor fiz. znanosti, viši znanstveni suradnik
Biljana Lakić, doktorica fiz. znanosti, viša asistentica, u zvanju znanstvene suradnice od 9.12.2005.
Ante Ljubičić, doktor fiz. znanosti, znanstveni savjetnik u mirovini, zaslužni znanstvenik
Mario Stipčević, doktor fiz. znanosti, znanstveni suradnik, u zvanju višeg znanstvenog suradnika od 9.12.2005.

Tehnički suradnici
Željko Orlić, tehničar

Vanjski suradnici
David Bradley, doktor fiz. znanosti, redoviti profesor, University of Exeter, Exeter, Velika Britanija (konzultant)
Brian A. Logan, doktor fiz. znanosti, redoviti profesor, University of Ottawa, Ottawa, Kanada (konzultant)

Program rada i rezultati na projektu:

Dobiveni su prvi rezultati potrage za axionima emitiranim sa Sunca. Nastajanje axiona i njihova detekcija očekuje se u Primakoff-ovom procesu interakcije axiona sa Coulombovim poljem jezgre, odnosno magnetskim poljem. U tu svrhu konstruiran je u CERN-u axionski helioskop, koji se sastoji od 10-metarskog magneta od 9 Tesla, koji se tako pokreće da slijedi položaj Sunca. U magnetskom polju axioni se mogu pretvoriti u X-zrake, koje bi onda detektirali sa nekoliko detektora X-zraka. Nakon 6 mjeseci sakupljanja podataka u 2003. te detaljne analize dobivena je granica na konstantu vezanja axiona i elektromagnetskog polja od 1.16x10^-10 GeV^-1 za masu axiona manju od ~0.02 eV. To je do sada najbolji rezultat u svijetu i može se mjeriti sa granicama postavljenim na osnovi astrofizičkih osmatranja.

Nastavili smo radom na prototipu RPC detektora unutar kolaboracije OPERA. To je eksperiment u kojemu bi se gledalo oscilacije muonskih (emitiranih iz CERN-a) u tauonske neutrine koje bi detektirali u 720 km udaljenom podzemnom Gran Sasso Laboratoriju. Ovi detektori trebali bi biti postavljeni u prostoru od 2 cm izmedju magnetiziranih željeznih ploča spektrometra. Testirali smo njihova električna i mehanička svojstva, te vremensku stabilnost pod fluksevima kozmičkih zraka.

Proučavani su laki pseudoskalarni mezoni koristeći Dyson-Schwinger pristup. Efektivna kvantno-kromodinamička konstanta vezanja pojačana je međusobnim utjecaje gluonskog kondenzata A_µA^µ dimenzije 2 i gluonskog kondenzata F^µvF_µv dimenzije 4. Efekti gluonske aksijalne anomalije uključeni su u Dyson-Schwinger-ov pristup preko Witten-Veneziano mehanizma i proučavan je sustav η-η'. Dali smo pregled metode korištenja pseudoskalarnog vezanja kvarkova na mezone (umjesto aksijalog vezanja) i istraživali mogućnost izbjegavanja gluonske anomalije korištenjem ovakvog vezanja.

Procedura za fenomenološko fiksiranje skale renormalizacijske grupe izvodi se za kozmologije kod kojih se komponenta tamne materije evoluira kanonski. Primjena ove procedure, na slučaj kada je evolucija renormalizacijske grupe za kozmološku i Newtonovu konstantu opisana unutar standardne kvantne teorije polja, pokazuje značajne posljedice nakon spajanja sa konceptom holografske tamne materije. Pokazuje se da takav kozmološki scenarij preferira dva različita doprinosa energije vakuma. Dakle pored promjenjive kozmološke konstante mi pokazujemo da je i ultralagani skalar (“quintessence") neizbježno dio čestičnog spektra.

Research programme and results:

We have obtained the first experimental results in our search for solar axions. Axions are supposed to be produced and detected during their interactions by the Primakoff process with the nuclear Coulomb and magnetic fields, respectively.Therefore in CERN an axion helioscope was constructed. It consists of the 9 Tesla 10 m magnet mounted on the moving platform that tracks the Sun about 1.5 hours during sunrise and again during sunset. In the magnetic field axions convert into X-rays, which we were looking for by using several X-ray detectors. The CERN Axion Solar Telescope ran for about 6 months in 2003 and after a careful analysis an upper limit on the axion-photon coupling constant of 1.16x10^-10 GeV^-1 for the axion mass less than ~0.02 eV. This is so far the best result in the world and it competes with the results obtained from the astrophysical observations.

We have continued with our work on the RPC detectors within the OPERA collaboration.

This experiment is dedicated to the observation of muon neutrinos (produced in CERN) transforming into tau neutrinos, detected in the Gran Sasso underground Laboratory, 720 km from CERN. The RPC with bakellite electrodes are used to instrument the 2 cm gaps between the magnetized iron slabs of the two spectrometers. Their mechanical and electrical properties were tested, as well as the long term stability at cosmic ray fluxes.

Light pseudoscalar mesons are studied in the Dyson-Schwinger approach with the effective QCD coupling enhanced by the interplay of the dimension 2 gluon condensate A_µA^µ  and dimension 4 gluon condensate F^µvF_µv. We include the effects of the gluon axial anomaly in the Dyson-Schwinger approach via the Witten-Veneziano mechanism and study the η-η' complex. We have presented and surveyed a method of pseudoscalar meson-quark coupling (instead of axial coupling) and speculate that it is possible to circumvent the gluon anomaly using such a coupling.

The procedure for phenomenological fixing of the Renormalization Group scale is derived for cosmologies where the dark-matter component dilutes canonically. Application of this procedure to the case where the RG evolution of the cosmological constant (CC) and Newton's constant is phrased within ordinary quantum field theory, shows remarkable consequences after merging with the concept of holographic dark energy. It is shown that such a cosmological setup prefers two different contributions to the vacuum energy. Namely, besides a variable CC we show that an ultra-light scalar (“quintessence") is inevitable part of the particle spectrum.