谢菲物理天文学博士第二弹

6 Neutrino Oscillation Study and

Nucleon Decay Search with DUNE

使用 DUNE 进行中微子振荡研究

和核子衰变搜索

项目简述：

DUNE是一个大型的国际项目，旨在设计、建造和运行一个多千吨级的液氩探测器，用于中微子物理学、中微子天体物理学和寻找超越标准模型的物理学。该探测器将在SURF设施（美国南达科他州）的地下深处建造。谢菲尔德大学的粒子物理学和粒子天体物理学（PPPA）小组参与了DUNE项目，在探测器建造、建模和软件开发方面承担了广泛的责任。这个博士项目将着重于开发DUNE探测器的校准方法，特别是使用大气中的μ子。它还可能包括开发基于机器学习技术的分析，以搜索核子衰变事件，并将其从宇宙射线μ子和大气中微子的更大背景中分离出来。通过探测器的运行转移（从2023年开始）和数据分析，可以参与SBND（短基线接近探测器）实验。SBND的主要目标是测试几个实验报告的一些中微子振荡异常现象，并搜索无菌中微子。对SBND数据的分析也将有助于验证校准技术和粒子识别算法。将有机会在费米实验室工作6-12个月并参与SBND的运行。

申请者要求：

候选人应具备良好的粒子物理学知识和编程技能。

资金说明：

该项目对国内和国际候选人开放，但国际学生可能需要获得资金以支付学费和生活费。

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Nonlinear and Quantum

properties of polaritons in

photonic lattices

光子晶格中极化子的非线性和量子特性

项目简述：

半导体纳米技术的最新进展导致了新一代强大的可控结构，在这种结构中，可以在亚微米尺度上对光和物质之间的耦合进行操纵。在这些结构中，新的准粒子--偏振子--可以被创造出来，它是光和物质（激子）的混合物。极子具有非常小的有效质量，因此可以在高温下凝聚成单一的量子态。这种宏观上被占领的状态具有类似于原子玻色-爱因斯坦凝聚物的特性。此外，虽然在自由空间传播的光子不会相互作用，但偏振子波函数中的物质成分却能使粒子间发生强烈的相互作用。这种非线性产生了丰富的现象，从光的超流性、超低功率自定位波包（孤子）到单光子和纠缠光子对的产生。本项目涉及对零维微谐振器耦合格子中的偏振子的实验研究。本项目将特别强调研究这些晶格中受拓扑保护的边缘状态和玻色-爱因斯坦凝聚物。你将探索增益和损耗、晶格几何和巨型光学非线性的影响如何影响偏振子的拓扑结构和相干性。总的来说，微腔中的偏振子物理学是非常热门的研究，可能会在未来的量子光学计算和模拟中找到应用。

资金说明：

成功的候选人将加入一个资金充足、非常活跃的研究小组。在该项目中，学生可以完全使用谢菲尔德的最先进的设施。

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Routes to stable organic solar cell

稳定有机太阳能电池的途径

项目简述：

自从非富勒烯受体（NFA）取代富勒烯受体后，有机太阳能电池出现了巨大的复苏。有了一大堆不同的NFA，这些电池的功率转换效率达到了令人眩晕的新记录。这使这项技术处于一种变革性的低成本大规模生产方式的边缘，从而使大面积太阳能成为可能。

为了在工作装置中最大限度地利用这些材料，我们必须了解如何调整或合理控制这些相分离的聚合物（供体）-小分子（受体）混合物中的纳米级相分离和结晶度，以制造更稳定的装置。最终目的是根据小分子NFA在聚合物供体中的流动性和扩散性来理解或预测任何新的混合配方的稳定性。这是一项重要的工作，将有助于推动稳定的低成本太阳能电池技术的发展。

申请者要求：

这个博士项目将涉及使用中子、X射线和离子束方法来研究这些混合物的定位、结构和结晶性，从而开发出有助于设计长寿命有机太阳能电池的合理方法。需要候选人在上述方面有一定的能力。

资金说明：

该项目正在等待资金，申上的同学可能得到奖学金支持。

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Scalable cavity quantum

electrodynamics

可伸缩腔量子电动力学

项目简述：

该项目将推动片上半导体腔体-量子点（QD）系统的边界，通过进入可调谐腔体结构的极端量子系统，为量子信息应用做好准备。你将开发在这个极端量子体系中运行的QD-腔体系统，在这个体系中，强耦合导致光子与QD激子杂交形成极子。相关的量化能级阶梯会随着极子数量的增加而非线性地增加能量，这将被用来产生一个可扩展的、可选择的光子数量状态的片上源。扩大规模将涉及生产一维可调谐的耦合QD-腔阵列，以检测量子相变和纠缠的光学特征，开辟片上量子多体物理学的新领域。通过对系统耗散和驱动的控制，你将能够探索长程稳态纠缠和不确定的长效光子定位（自我捕获）稳态，在量子网络中得到重要应用。

申请者要求：

需要具备上述提到的相关专业知识。

资金说明：

该项目也是一个博士奖学金项目。

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Searches for supersymmetry and

dark matter particles with

the ATLAS experiment

用 ATLAS 实验寻找超对称和暗物质粒子

项目简述：

该项目将致力于分析大型强子对撞机ATLAS实验收集的数据，以寻找超对称性所假设的新粒子。ATLAS将在2022年重新开始采集数据，该学生将分析这些新数据，以揭开粒子物理学中的两个重要问题，如层次问题和暗物质的构成。该学生将专注于粒子衰变为重味夸克的搜索，其中还观察到大量缺失的横向能量。这项工作是与一个国际团队合作完成的，该学生还将参与ATLAS的实验工作。经常前往欧洲核子研究中心，并有可能长期在欧洲核子研究中心工作。

资金说明：

英国学生有资格获得由STFC全额资助的助学金。非英国学生可以获得一些资助，以支付生活费用和部分费用。