谱,2017年秋季
美国伊利诺伊大学香槟分校的物理学而闻名的风格的内部“乌尔班纳风格”——通常包括合作研究领域和理论和实验物理学家之一。这是一个内部的一些著名物理学家正在研究什么。
本HOOBERMAN
我的研究是在粒子物理领域,专注于理解组成和基本定律和宇宙的对称性。2012年,希格斯玻色子被发现在世界上最强大的粒子加速器,欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机(LHC)在瑞士。这一发现标志着完成粒子物理的标准模型,总结了我们的理解的物质和基本力量的构建块。虽然标准模型已经非常成功,几个关键问题表明,它不能被自然的终极理论。特别是,标准模型预言的希格斯玻色子的质量是16个数量级大于观测值(“层次结构问题”)。此外,标准模型无法解释暗物质的起源,一个神秘的,未来宇宙物质据信渗透。理解物理学标准模型之外的本质是现在LHC物理学的核心项目和我的研究的重点。
超对称标准模型的一个扩展,可能解决层次问题,解释暗物质的来源,为波大统一理论的本质。超对称性理论的粒子碰撞可能产生新的粒子。我的研究重点是寻找他们所收集的数据在LHC ATLAS探测器。我集团是领先的搜索超对称粒子碰撞包含轻子(电子或重的表亲,μ介子)和大型失踪横向能量逃离暗物质粒子。我们也适应使用机器学习技术在计算机视觉领域来确定粒子在大型强子对撞机碰撞和升级生产ATLAS触发系统进行快速的基于硬件的带电粒子跟踪,这将增强这些搜索的敏感性。在这些搜索发现将改变我们理解宇宙的组成和基本规律,导致物理可比的范式转变的历史扩展到爱因斯坦的相对论取代古典牛顿物理学初20th世纪。
杰夫FILIPPINI
我的工作重点是天体物理探测的基础物理:宇宙的最深的运作的方式印到最宏伟的结构我们看到通过我们的望远镜。我喜欢这个主意,最大和最小之间的深层联系我们宇宙的尺度,和诱人的可能性解锁新的物理访问在地面实验室。这项工作使我寻找暗物质地下深处,婴儿宇宙从南极冰的照片。我期待着看到它带我下。支持这些类型的测量超导技术在凝聚态组在伊利诺斯州,和我希望下一代测量卓有成效的合作。
现在我兴奋寻找原始引力波:量子“噪音”印在时空的宇宙最早的时刻。LIGO表明现代灾难离开时空涟漪;通货膨胀的理论表明,早期宇宙做了同样的事情,但在长波长。这些波应该留下独特的印记的极化宇宙微波背景(CMB):早期宇宙的热等离子体的发光,天空中检测到今天~ 100 GHz。我们的“读出系统”这宇宙是一个强大的气球携带望远镜照片叫做蜘蛛。2015年1月(之前我加入了伊利诺斯州教师!)我们腾空的蜘蛛为期16天的飞行在118000英尺的南极洲。我们的团队在伊利诺斯州和全球合作者努力这个精致的分析数据集,和蜘蛛的第二次飞行的新望远镜。鲁姆斯4楼的形状。未来的工作包括下一代招商银行从地面仪器,气球,和空间,以及新颖的工具为未来的测量(低温和其他)。
安妮镰刀
我的小组研究了trillion-degree,夸克-胶子等离子体,在两个大核的碰撞。与更传统的物质一样,我们想要研究它的属性如何改变,当我们改变它的温度。自碰撞发生在粒子加速器中,这个过程比简单地调节恒温器更具挑战性。我们最高温度在日内瓦的大型强子对撞机和正在建立一个新的探测器,sPHENIX,相对论重离子对撞机的纽约,降低碰撞能量转化为低,但仍然非常热,夸克-胶子等离子体。
伊利诺斯州的领导下杰出博士后Vera Loggins核物理实验室我们构建原型sPHENIX热量计。的热量计是一种新颖的设计和砖的钨粉和清晰的纤维长度方向运行。这个设计可以让我们看到光明时生成电子与钨交互。都是用环氧树脂。从其他机构与我们的合作者,我们测试了探测器在费米实验室的粒子束。这个测试的目的是告诉我们探测器是否执行在sPHENIX以及我们需要他们。分析正在进行,但是看起来非常有前途的!
YANN CHEMLA
我的实验室在物理学和生物学之间的接口工作。一般来说,我们在生物学感兴趣的机械过程。这是什么意思?活细胞是更复杂的比一袋混合分子遇到彼此的扩散,并进行化学反应。细胞更像一个高度有组织的分子机器的工厂,蛋白质执行特定机械任务,如细胞移动货物,操纵细胞的基因组,甚至推动整个细胞。
我们研究这些过程如何?我们使用激光techniques-optical镊子,它利用聚焦的光线施加力量,和荧光显微镜检测光发出染料molecule-because他们很敏感,可以测量力和运动水平的单个生物分子。最近的一个例子是我们的工作将这两种技术应用于理解helicases-proteins分离两股DNA(科学康斯托克et al ., 2015)。我们发现一种解旋酶具有“开关”,决定他们的方向沿着DNA-akin变速箱的汽车。我们怀疑这个开关用于控制什么蛋白质在活细胞内,但还需要进一步的实验。
保罗KWIAT
纠缠,奇异的非本地可以两个量子系统之间存在的相关性,是典型的量子力学现象,区分它和经典思维方式的时候。在我们组,我们采用纠缠的非本地特点探索基础科学,例如,显示没有本地实际的模型可以解释量子关联,和实际应用。例如,我们目前正在从事的项目来实现量子通信通道(这可能允许证明地安全送达船舶通信)的海军;一个特别吸引人的方法是使用quad-copter无人机,这可能最终允许量子密码学应用通信。我们也在研究一项目的目的,从国际空间站实现量子通信接收机。这样一个实验是一个重要的里程碑之路最终量子网络的应用程序可能包括安全通信、相干量子传感器(想象射电望远镜阵列的光学等效,收集光学相隔超过地球的直径!),甚至最终分布式量子计算。
另一个领域的研究侧重于人类的视觉。虽然已经过去70多年第一个昏暗视觉实验,它仍然是一个悬而未决的问题人类是否能看到光的单粒子——“光子。“在我们的实验室,我们正在开发独特的硬件和方法要明确回答这个问题,通过可靠的光脉冲,其中包含了一个光子做准备。光子是针对随机的两套棒在观察者的视网膜;通过强制的观察者选择他们相信他们看到光子(包括之前失去了检测情况),单光子灵敏度可以确定,只需寻找正确的答案比随机猜测将允许。最近的心理学实验表明,视觉事件的意识可能取决于观察者的α脑波的阶段;因此,提高灵敏度,我们可以将信号从一个脑电图,并将光子只有当主题是最有可能“看到”他们。我们还在探索的自适应光学技术的使用使我们达到一个杆。回报将是一个非常强大的测量系统,启用全新类型的实验在人类视觉系统在单个量子级别。举个例子,我们可以考虑测试的非定域性的一个“探测器”是一种人类观察者。 Or we can direct the photon in a quantum superposition, simultaneously hitting two separate locations on the retina; the result would be a human-scale version of Schroedinger’s famous cat!