Fyzikální ústav Racah - The Racah Institute of Physics

Racahův fyzikální ústav
מכון רקח לפיסיקה
Budova Kaplun Racah Institute Givat Ram 2010.JPG
Racahův fyzikální ústav
Oblast výzkumu
Fyzika
AdresaCampus Edmond J. Safra
Givat Ram, Jeruzalém, Izrael
9190401
Provozní agentura
Hebrejská univerzita v Jeruzalémě
webová stránkafyz.huji.ac.il

Fyzikální ústav Racah (hebrejština: מכון רקח לפיסיקה) Je institutem v Hebrejská univerzita v Jeruzalémě, součást fakulty matematiky a přírodních věd v areálu Edmunda J. Safry v Givat Ram sousedství Jeruzalém, Izrael.[1]

Ústav je centrem veškerého výzkumu a výuky v různých oblastech fyziky na Hebrejské univerzitě. Tyto zahrnují astrofyzika, fyzika vysokých energií, kvantová fyzika, nukleární fyzika, fyzika pevných látek, laser a fyzika plazmatu, biofyzika, nelineární a statistická fyzika, a nanofyzika. V těchto oblastech probíhá experimentální i teoretický výzkum.

Dějiny

V roce 1913, před otevřením Hebrejské univerzity, byly podniknuty první kroky k výzkumu fyziky v Jeruzalémě Chaim Weizmann. Weizmann, prezident sionistické organizace, a hlavní postava v plánování a založení Hebrejské univerzity kontaktovali Leonarda Ornsteina, známého fyzika z nizozemského Utrechtu, aby připravil plány pro fyzikální výzkum na nadcházející univerzitě. Poté, co byla univerzita slavnostně otevřena, stal se na několik let předsedou skupiny fyziky působící ze svého sídla v Utrechtu. V roce 1923, dva roky před jejím oficiálním otevřením, Albert Einstein promluvil Mount Scopus, první kampus univerzity, na jeho Teorie relativity. Mnoho lidí považovalo tuto přednášku za úvodní přednášku Hebrejské univerzity.[2][3]Einstein, který aktivně podporoval založení a rozvoj Hebrejské univerzity v Jeruzalémě od roku 1919 a po celý svůj život, byl zvláště aktivní při vytváření dobrého fyzikálního ústavu. Známý matematik, Abraham Fraenkel, který byl ve správní radě a později působil jako děkan a rektor univerzity, vynaložil velké úsilí na hledání vynikajícího fyzika, který by se ujal předsednictví teoretické fyziky v Jeruzalémě. V této věci intenzivně korespondoval s Einsteinem a hledal rady ohledně různých možných kandidátů.[4]

Prvním jmenovaným experimentálním fyzikem (v roce 1928) byl Shmuel Sambursky. Experimenty v atomové spektroskopii prováděl během svých návštěv v Ornsteinově laboratoři v Utrechtu. Jeho učitelskými povinnostmi byly kurzy klasické experimentální fyziky. V pozdějších letech se stal známým historikem fyziky. V roce 1933 nastoupil Ernst Alexander do experimentálního oddělení fyziky ao rok později - Guenther Wolfson. Oba museli opustit svá místa v Německu kvůli novým rasovým zákonům, přestože tam byli vysoce oceňovaní experimentální fyzici. Oba významně přispěli k vytvoření experimentální infrastruktury pro výzkum fyziky v Jeruzalémě. V roce 1934 přijal místo v oddělení již známý jaderný fyzik George Placzek. Po několika měsících v Jeruzalémě odešel kvůli nedostatku experimentálních zařízení, které považoval za nezbytné pro svůj výzkum.

V letech 1935–1938 bylo nabídnuto místo v teoretické fyzice několika skvělým fyzikům. Felix Bloch, Eugene Wigner a Fritz London zvážili nabídku vážně, každý na řadě, poté, co museli opustit své pozice v Evropě. Všichni po zdlouhavých jednáních z různých osobních důvodů odmítli. Giulio (Yoel) Racah, byl jmenován mladý profesor v italské Pise. Jeho učitel a mentor ho velmi doporučil Enrico Fermi, stejně jako Wolfgang Pauli, Niels Bohr a další. Jako sionista byl odhodlán přijít učit hebrejsky do Jeruzaléma. Učinil z oddělení teoretické fyziky v Jeruzalémě světové centrum pro atomovou spektroskopii. Zemřel při nehodě v roce 1965 ve věku 56 let. O pět let později, v roce 1970, se experimentální a teoretická fyzikální oddělení spojila do jednoho nového ústavu pojmenovaného po Racah.

Časný výzkum

V sérii průkopnických prací Racah vyvinul matematické metody, které jsou nyní učebnicovými metodami, pro výpočet spekter komplexních atomů. Tato práce byla provedena v Jeruzalémě v úplné vědecké izolaci během let druhé světové války. V této práci propagoval použití symetrií a teorie grup pro tyto výpočty. Teoretická atomová spektroskopie byla také předmětem většiny jeho studentů a návštěvníků. Někteří z jeho nejlepších studentů však začali aplikovat jeho propracované metody na mladou vědu o nukleární spektroskopii. V Jeruzalémě Nissan Zeldes, který se stal světovým odborníkem v teorii jaderných hmot, a Gideon Rakavy. Dva Racahovi studenti, Amos de-Shalit a Igal Talmi, se stali světovými vůdci v teoretické jaderné spektroskopii. Založili oddělení jaderné fyziky na Weizmannově institutu v Rehovothu. Experimentální fyzika byla zmíněna koncem 20. let 20. století, nejprve Samburským v atomové spektroskopii, poté Alexandrem a Wolfsonem v rentgenové spektroskopii, krystalografii a optice. V roce 1950 William Low (Ze'ev Lev), který byl studentem Charlese Townese ve Spojených státech, se připojil k experimentální fyzice. Začal nové oblasti výzkumu v Jeruzalémě. Začal pracovat na mikrovlnách a poté založil laboratoř pro výzkum magnetické rezonance. Byl také průkopníkem kryogeniky a laserové fyziky v Jeruzalémě. Následovala nukleární magnetická rezonance, včetně její lékařské aplikace. Abraham Halperin a Abraham Many, dva z raných absolventů Racah, zahájili nové směry výzkumu ve fyzice pevného stavu. Prováděli experimentální výzkum optických a elektrických vlastností izolátorů a polovodičů a také povrchových vlastností pevných látek. Tyto oblasti výzkumu se začaly dařit spolu se zrodem tranzistoru. Důležitým přírůstkem do experimentální skupiny byl Solly G. Cohen z Anglie. K fyzice se připojil v roce 1949 a stal se jejím prvním jaderným experimentátorem, který měřil velmi dlouhé radionuklidy i extrémně krátké jaderné stavy. Na počátku šedesátých let se jeho zájmy posunuly k nově objevenému Mossbauerovu efektu a založil výzkumnou skupinu, která z Jeruzaléma udělala světové centrum v této oblasti.

Mnoho absolventů Racahova institutu (a kateder fyziky, které mu předcházely) se stalo předními profesory a vědci (včetně laureáta Nobelovy ceny) v Izraeli a na celém světě. Během své existence si institut užíval návštěvy mnoha významných fyziků z celého světa. . Niels Bohr, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Robert Oppenheimer, John Wheeler a Stephen Hawking. Mezi návštěvníky byli všichni vítězové Ceny Wolfa a velký počet laureátů Nobelovy ceny.[5]

Aktuální výzkum

Současný výzkum na Racahově institutu zahrnuje oblasti astrofyziky, fyziky vysokých energií, jaderné fyziky, fyziky kondenzovaných látek, statistické fyziky, nelineární fyziky, biofyziky, kvantové optiky, kvantové informace a výpočetní neurovědy.

Fyzika kondenzovaných látek

Fyzika kondenzovaných látek na Racahově institutu zahrnuje silné teoretické i experimentální úsilí. Většina výzkumů se provádí v expanzivní oblasti fyziky mnoha těl, se zvláštním důrazem na nerovnovážné jevy, účinky dekoherence a rozptylu, studium nízkodimenzionálních systémů a skelné systémy, abychom jmenovali jen několik předmětů. Další směr výzkumu zahrnuje statistickou fyziku aplikovanou například na systémy difúze reakce, zejména v případech, kde mají výkyvy důležitý účinek.

V oblasti teorie se používané metody pohybují od různých metod teoretické teorie, přesných i poruchových, až po numerické metody a přesné metody založené na teorii klasické i kvantové integrability. Tyto koncepty a metody jsou aplikovány na různé fyzikální systémy, jako jsou problémy s kvantovou nečistotou (realizované např. V kvantových tečkách), frakční kvantový Hallův jev, jednorozměrné fermionické plyny, Andersonovy přechody a supravodivost, včetně speciálních aspektů souvisejících na supravodivost s vysokou Tc.

Na experimentální straně využívají zařízení centra Harvey M. Krueger pro nanovědy a nanotechnologie výzkumníci aplikují moderní měřicí a výrobní techniky ke studiu fyziky nanostruktur, jejich aplikaci na kvantové zpracování informací, interakci světla a hmoty , supravodivost s vysokou Tc a fyzika elektronických brýlí. Přesněji řečeno, a shrneme-li jen několik směrů výzkumu, vědci studují excitonové tekutiny v polovodičových nanostrukturách s ohledem na lepší fyzické pochopení jejich makroskopických kvantových koherenčních vlastností a možné budoucí aplikace v elektrooptických zařízeních. Josephsonovy křižovatky jsou studovány s cílem odhalit a optimalizovat podmínky, které umožňují dlouhodobou makroskopickou kvantovou koherenci, a objasnit procesy, které vedou k šumu a dekoherenci. Elektronová skla jsou studována, aby pochopili základní mechanismy, které vedou k jejich zvláštním vlastnostem, konkrétně souhře interakcí, poruch a nerovnováhy, a také tomu, jak se tyto projevují v transportních vlastnostech.

Fyzika vysokých energií

Výzkum fyziky vysokých energií (HEP) zahrnuje jak teorii HEP, tak fenomenologii částic.

Jednou ze současných činností skupiny High Energy Physics ve Fyzikálním ústavu Racah je základní přírodní zákony, dotýkat se obou Teorie kvantového pole a Obecná relativita (Einsteinova gravitace) spolu s geometrie a matematika, která je jejich základem. Hodnocení Feynmanovy diagramy leží ve výpočetním jádru kvantové teorie pole, ale přes značný pokrok za více než 70 let není k dispozici obecná a úplná teorie. Výzkum ve skupině se touto otázkou zabývá. Tato linie výzkumu vyrostla z přístupu k řešení dvě těla problém v Einsteinově gravitaci v post-newtonovský limit prostřednictvím (klasického) efektivní teorie pole, problém, který je zásadní pro detekci interpretace gravitační vlny. V tomto přístupu se Feynmanovy diagramy používají k výpočtu efektivní akce dvou těl.

Druhá oblast výzkumu je zaměřena na fyziku nad rámec standardního modelu elektroslabých a silných interakcí. Mezi příklady patří modely Lámání supersymetrie a jeho zprostředkování supersymetrických rozšíření standardního modelu s důrazem na modely, jejichž vlastnosti mohou umožnit relativně brzký objev na Velký hadronový urychlovač v CERNu modely extra dimenzí a jejich potenciální podpisy na LHC a budoucích urychlovačích, stejně jako jejich zakotvení v teorii strun, dynamika supersymetrických teorií a lámání supersymetrie, souhra mezi teorií měřidla a jejím vložením do braneových konstrukcí v řetězci teorie, fyzika černé díry a raný vesmír v teorii strun a jeho souhra s dynamikou brane a teorií měřidel, např. přes Anti-de-Sitter / Conformal-Field-Theory korespondence, jakož i různé aspekty základní struktury teorie strun.

Třetí oblast výzkumu se zabývá Kvantové zapletení v Teorie kvantového pole.

Nelineární a statistická fyzika

Skupina Nelineární a statistická fyzika provádí rozsáhlé teoretické a experimentální studie a snaží se porozumět chování složitých nerovnovážných systémů. Předměty jsou různorodé a pokrývají od plazma, laser a atomová fyzika k fyzice materiálů a biofyzika. Specifické oblasti výzkumu zahrnují základní fyziku lomového a třecího pohybu, pružnost rostoucích objektů, teorii velkých fluktuací v systémech daleko od rovnováhy, teorii a aplikace autoresonance, nerovnovážnou statistickou fyziku tvorby ultrakrátkých laserových pulsů a semiklasickou vlnovou teorii dutiny / obvodová kvantová elektrodynamika a fyzika studených atomů.

Kvantové informace

Kvantová informace je zkoumána experimentálně i teoreticky v Racahově institutu. Experimentální implementace zahrnují atomové, fotonické, polovodičové a supravodivé realizace. Zapletení a produkce jednotlivých fotonů je aktivně sledována. Po teoretické stránce jsou zkoumány základní otázky zapletení a jeho charakterizace. Dalším tématem výzkumu je teorie dynamické kontroly iontových pastí a dusíkových prázdných míst v diamantu.

Pozoruhodné členy

Další informace: Seznam výzkumníků z Racah Institute

Viz také

Reference

  1. ^ Fakulta matematiky a přírodních věd
  2. ^ Unna, Issachar, „Genesis of Physics at the Hebrew University of Jerusalem“, Physis in Perspective 2, 336 (2000)
  3. ^ Rosenkranz, Ze'ev, Einstein před Izraelem (Princeton, 2011)
  4. ^ Parzen, H., Hebrejská univerzita 1925–1935 (New York, 1974)
  5. ^ Zeldes, Nissan, „Giulio Racah and Theoretical Physics in Jerusalem“, Archiv v dějinách přesných věd 63, 289 - 323 (2009)

externí odkazy