Zavod za teorijsku fiziku i astrofiziku

Svrha Biltena Zavoda za teorijsku fiziku i astrofiziku je podrobno izvještavanje o aktivnostima članova Zavoda te prenošenje informacija vezanih uz Zavod. Izlazi jednom mjesečno i to prvi tjedan u mjesecu, a sadržava informacije o aktivnostima iz prethodnog mjeseca. Autori priloga su članovi i suradnici Zavoda, dok je za uređivanje zadužen predstojnik Zavoda.

Očekuje se kako će detaljan uvid u rad članova Zavoda potaknuti međusobnu suradnju članova i grupa koje djeluju unutar Zavoda, ali i suradnju s grupama i laboratorijima izvan Zavoda. Jednako važan cilj je približiti naše aktivnosti sadašnjim i budućim studentima, te ih potaknuti i ohrabriti da nas kontaktiraju i raspitaju se o našem radu, mogućnostima suradnje i izrade seminarskih i završnih radova.

• Aktualni broj Biltena: listopad 2025.

Znanstveni rad u grani astrofizike odvija se na eksperimentalnoj i teorijskoj razini istraživanjima atmosfere različitih tipova zvijezda, s posebnim naglaskom na Sunce, pregledom neba u optičkom području te mjerenjem gama zračenja iz svemira detekcijom Čerenkovljevog zračenja.

LSST najveći je sustavni pregled neba ikada poduzet u astronomiji koji će u prvih mjesec dana opažanja vidjeti više svemira nego svi teleskopi zajedno u cijeloj ljudskoj povijesti. LSST se provodi na opservatoriju Vera C. Rubin u Čileu, a tijekom 10 godina rada svaka će tri dana opažati cijelo južno nebo omogučujući gotovo filmsko opažanje svemira u boji, te stvoriti najveću astronomsku bazu od 40 milijardi zvijezda i galaksija. Pomoću suvremenih metoda strojnog učenja i umjetne inteligencije istražujemo vrste zvijezda i strukturu naše galaksije, potencijalno opasne asteroide, promjenjive zvijezde te bijele patuljke u sustavima koji mogu dovesti do eksplozije supernova (T. Jurkić, K. Mrakovčić).

Pomoću Čerenkovljevih teleskopa MAGIC i CTAO-LST smještenih na Kanarskom otoku La Palmi, na Roque de los Muchachos Observatory (ORM), opažamo gama-zrake vrlo visokih energija, koje nastaju u najsilovitijim fizikalnim procesima u svemiru. Analizom svjetlosnih krivulja i spektara gama-zračenja modeliramo fizikalne pojave u ekstremnim svemirskim objektima: aktivnim galaktičkim jezgrama, provalama gama-zračenja, pulsarima, “starburst” galaksijama i supernovama, te ispitujemo fundamentalna svojstva i strukturu svemira. Također radimo na razvoju prvog širokokutnog detektora gama-zraka na južnoj Zemljinoj polutci SWGO.

Više o ovim aktivnostima možete vidjeti na stranici Laboratorija za astročestičnu fiziku (D. Dominis Prester, M. Manganaro, K. Mrakovčić, F. Reščić, T. Terzić).

Na teorijskom planu proučavamo široki spektar pojava, od Comptonovog raspršenja na atomima, do unifikacije sila i kvantne gravitacije, te fiziku baždarnih i gravitacijskih teorija u nižim dimenzijama. 

Istraživanja u fizici elementarnih čestica

Gravitacija još uvijek iz različitih razloga izbjegava potpuni kvantni opis. Vrijedno je stoga isprobati različite alternativne pristupe opisu gravitacije ali i ostalih fundamentalnih polja. Jedan od tih pristupa oslanja se na teoriju viših spinova (gdje je spin veći od 2), za koju postoje različite naznake da bi mogla doprinijeti boljem ponašanju teorijskih modela na visokim energijama. Također je zanimljivo promatrati teorije polja koje opisuju klasu čestica “beskonačnog spina” (eng. “continuous / infinite spin particle”). Česta svojstva ovih teorija su određena doza ne-lokalnosti, beskonačan broj stupnjeva slobode po svakoj točki prostor-vremena i nekonvencionalno reprezentirana Lorentzova grupa, svojstva koja nisu prisutna u uobičajenim “udžbeničkim” pristupima kvantnim teorijama polja, a koja bi mogla omogućiti potpunije razumijevanje gravitacije i kvantne teorije polja na visokim energijama. (M. Paulišić u suradnji s P. Dominis Presterom s Fakulteta za matematiku).

Jedna od istraživačkih linija usmjerena je na 2D i 3D Chern-Simonsovu gravitaciju i njihove konformne rubne teorije (ili skup takvih teorija). S gravitacijske strane, istraživanje je usmjereno na rješavanje particijske funkcije i opisivanje geometrije u nerelativističkim režimima. Istraživanje rubnih teorija fokusira se na njihovu ulogu u opisivanju kvantnih faza modela kondenzirane tvari, posebno u kontekstu frakcijskog kvantnog Hallovog stanja (A.Ranjbar).

Proučavanje Comptonovog raspršenja na atomu u modelu nezavisnih čestica proširili smo na dvostruku ionizaciju helijevih atoma uz korekcije u obliku Coulombove i magnetske interakcije, te proučavanje raspršenje na dva centra, poput raspršenja na pozitroniju (Z. Kaliman).

U području fizike magnetizma posebno smo fokusirani na spintroniku, granu magnetizma u kojoj se kao glavna fizička veličina za zapisivanje, pohranu i prijenos podataka koristi spin elektrona (V. Labinac).

Članstva u međunarodnim kolaboracijama

• CTAO – Cherenkov Telescope Array Observatory (članovi: D. Dominis Prester, M. Manganaro, K. Mrakovčić, T. Terzić)
• LSST – Large Synoptic Survey Telescope (članovi: T. Jurkić, K. Mrakovčić)
• MAGIC – Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (članovi: D. Dominis Prester, M. Manganaro, T. Terzić)
• SWGO – Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (članovi: J. Isaković, M. Manganaro, F. Reščić, T. Terzić)
• NuGrid (članovi: M. Manganaro)

Projekti

Publikacije Zavoda za teorijsku fiziku i astrofiziku

• prof. dr. sc. Rajka Jurdana-Šepić
• prof. dr. sc. Dijana Dominis Prester
• izv. prof. dr. sc. Marina Manganaro
• izv. prof. dr. sc. Tomislav Terzić
• doc. dr. sc. Tomislav Jurkić
• doc. dr. sc. Saša Mićanović
• doc. dr. sc. Ivana Poljančić Beljan
• doc. dr. sc. Arash Ranjbar Zidehi
• Velimir Labinac, v. pred.
• Klaudija Lončarić, v. pred.
• dr. sc. natur. Mateo Paulišić
• Karlo Mrakovčić, mag. phys.
• Filip Reščić, mag. phys.