Studentarbete blev huvudartikel i vetenskaplig tidskrift

​Huvudartikeln i det senaste numret av tidskriften the European Physical Journal A har skrivits av tredjeårsstudenter på Teknisk Fysik. Dessutom pryds tidskriftens framsida av studenternas kandidatarbete, som kommer att ge forskarna bättre möjligheter att studera atomkärnor och neutronstjärnor.​

En visualisering av de krafter som verkar mellan två partiklar i studenternas modellsystem. Längs bildserien sker matematiska transformationer, vilket betyder att mer och mer onödig information försvinner. Man ser hur informationen koncentreras till ett diagonalt stråk, från att ha varit spridd över hela bilden.

 

De sex kandidatstudenterna, som är i 22-årsåldern, hade fått uppgiften att studera hur beskrivningen av ett fysikaliskt system ändras när man betraktar det med olika upplösning. Enkelt uttryckt kan man jämföra detta med de grova drag som man uppfattar när man tittar på ett detaljrikt objekt genom kisande ögon.
 
– Projektet var osedvanligt bra konstruerat, berättar Christian Forssén, docent i teoretisk fysik och biträdande handledare för projektet. Dessutom var studenterna väldigt begåvade och arbetade stenhårt. Slutresultatet blev så bra att vi beslutade oss för att försöka publicera det i en vetenskaplig tidskrift. 
Copyright 2011, SIF, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Inte nog med att artikeln nu har publicerats i tidskriften the European Physical Journal A. Den valdes också ut till omslaget och blev numrets ”featured article”, som kommenteras av tidskriften.
 
– Detta hade förstås varit bra även om det hade varit en vanlig vetenskaplig artikel, säger Christian Forssén. Att den kommer från studenter gör det hela väldigt ovanligt, jag känner inte till något annat kandidatarbete som har blivit en vetenskaplig artikel.
 
Studenternas arbete ger forskarna nya möjligheter att beskriva växelverkan mellan neutroner och protoner. Det kan till exempel ge bättre helhetsbilder av dynamiken i atomkärnor. Det kommer också att möjliggöra mikroskopiska studier av neutronstjärnor – ”stjärnrester” som har nästan lika hög densitet som svarta hål.
 
Ett problem när man studerar neutroner och protoner är att de växelverkar med varandra på ett så komplext sätt att det är svårt att få fram en helhetsbild av alla detaljer. Man kan jämföra det med en mosaik där man inte ser mönstret utan bara en massa rutor. För att få ner detaljnivån kan man använda matematiska verktyg, så kallade renormaliseringsgrupper. Inom teoretisk kärnfysik är dessa verktyg väldigt användbara när man vill beskriva atomkärnor utan att ta hänsyn till egenskaper som bara är relevanta i system som är ännu mindre än atomkärnor.
 
Studenterna har för första gången använt renormaliseringsgrupper i ett modellsystem med tre växelverkande partiklar. Modellen gjordes så enkel som möjligt, bland annat genom att de tre partiklarna var bosoner, som är mindre komplicerade än till exempel neutroner eftersom de saknar spinn. Men trots att modellsystemet är relativt enkelt så har det lika stor matematisk komplexitet som vilket kvantfysikaliskt system som helst med tre partiklar.
 
Studenterna lyckades sedan minska detaljnivån i beskrivningen med hjälp av en serie av matematiska operationer, så kallade transformationer. De kunde också visa att ingen information som har betydelse för helhetsbilden gick förlorad när detaljnivån minskade.
 
– Det här arbetet är en väldigt lyckad pilotstudie inför studier av mer avancerade partikelsystem, till exempel atomkärnor, säger Christian Forssén. Metoden är generell och ger en praktisk lösning på ett svårt kvantfysikaliskt problem där många partiklar växelverkar med varandra.
 
De sex studenterna heter Oskar Åkerlund, Jonathan Lindgren, Johan Bergsten, Björn Grevholm, Pablo Lerner och Ross Linscott. Forskningen stöds av Vetenskapsrådet samt av Europeiska forskningsrådet genom ett så kallat ”ERC starting grant”. Dessutom är arbetet ett pilotprojekt som finansieras av Chalmers e-Sciencecentrum.
 
Text: Johanna Wilde
 
The European Physical Journal A, Volume 47, Number 10, 122,
The similarity renormalization group for three-body interactions in one dimension
by O. Åkerlund, E. J. Lindgren, J. Bergsten, B. Grevholm, P. Lerner, R. Linscott, C. Forssén and L. Platter 
 
 
 
För mer information, kontakta
Lucas Platter, huvudhandledare för studentarbetet, Institutionen för fundamental fysik, 031-772 32 43, platter@chalmers.se
Christian Forssén, biträdande handledare för studentarbetet, Institutionen för fundamental fysik, christian.forssen@chalmers.se
Oscar Åkerlund, fysikstudent och artikelns försteförfattare, för tillfället masterstudent på ETH i Schweiz, aoscar@student.chalmers.se
Jonathan Lindgren, fysikstudent och artikelns andraförfattare, för tillfället masterstudent på Hong Kong University, jonlindg@student.chalmers.se

 

Länk till posten i CPL


Sidansvarig Publicerad: må 23 apr 2012.