Torbjörn Sjöstrand

ProfessorOckså känd under namnet: Torbjorn Sjostrand

Forskningsområden

Ämnesklassifikation (UKÄ)

  • Subatomär fysik

Forskning

Jag forskar på teoretisk partikelfysik, som är läran om materians minsta beståndsdelar och hur dessa växelverkar med varandra. Mer specifikt är jag intresserad av fenomenologi, d.v.s. skärningspunkten där teori och experiment möts, och där ideer flödar åt bägge hållen.

Slumpen spelar en stor roll i mikrokosmos. När två partiklar slungas mot varandra med hög energi, kan en kollision leda till långa och komplicerade kedjor av slumpvisa processer, som i slutändan kan ge hundratals nyskapade partiklar på väg ut i olika riktningar. Ingen kollision är den andra lik, även om gemensamma drag finnes. Det är som ett sällskapsspel på en gigantisk och komplicerad spelplan, där tärningens val kompletteras av speciella regler för många rutor. I partikelvärlden heter tärningen "kvantfältteori", regelverket "standardteorin", och spelplanen är en region ungefär 0,0000000001 mm stor. Det finns emellertid problem: även om regelverket kan skrivas med matematiska formler så kompakta att de ryms på ett ark, är matematiken ändå så komplicerad att ingen vet exakt hur det skall tillämpas. Ofta fungerar ett approximationsförfarande baserat på störningsteori, men för den starka kraften, QCD, är detta vanligen inte tillräckligt.

Vi behöver då modeller, som vi tror ligger nära sanningen, men ändå är tillräckligt enkla för att vara användbara, och där olika antaganden kan varieras på ett kontrollerat sätt.  En sådan modell började utvecklas i Lund, i gruppen kring professorerna Bo Andersson och Gösta Gustafson, och kallas därför följdriktigt "Lundamodellen". Ett sätt att studera denna modell, som snabbt visade sig det bästa, är att låta en dator simulera kollisioner enligt det tänkta regelverket, och producera sluttillstånd med egenskaper som direkt kan jämföras med experimentella händelser på statistisk basis. Sådana datorprogram kallas Monte Carlos, efter ett känt ställe där slumpen regerar. I min doktorsexamen 1982 ingick utvecklandet av det första Lundamontecarlot, från fysikideer till kod.

Efterhand har beskrivningen förfinats, och utsträckts till att omfatta nästintill alla kända aspekter av kollisionsprocesser. Det har åter inneburit att utveckla nya fysikmodeller och finna smarta sätt att implementera dessa som fungerande kod. Jämförelser med existerande data, och förslag till nya studier med matchande förutsägelser kan hjälpa separera lovande ideer från återvändsgränder. Datorprogrammen har också kommit att användas av experimentalfysiker över hela världen, för jämförelser med och tolkningar av data. I jakten på nya fysikfenomen, bortom den i dag etablerade standardteorin, kan programmen förutsäga konsekvenserna av olika hypotetiska scenarion. De intressanta effekterna är ofta mycket små, så lärdomar från datorsimulering är av betydelse för detektordesign och sökstrategier.

Jag har drivit utvecklingen av det program som kallas Pythia, som har spelat en ledande roll inom fältet i flera årtionden, och också varit grundstommen på vilken flera andra program utvecklats. Genom åren har ett antal studenter bidragit till utvecklingen, och några av dessa är fortfarande aktiva medarbetare, spridda över jordklotet. Programmet har en storlek av ungefär 100.000 rader kod, plus ungefär lika mycket för dokumentation och datafiler.

Det är ingen tillfällighet att programmet uppkallats efter prästinnan vid det berömda antika oraklet i Delphi: orakelsvar kan vara tvetydiga, och det är lika viktigt att precist kunna formulera frågan som att korrekt uttyda svaret. Men, bland annat med hjälp av det nutida Pythia, kan vi hoppas att i framtiden förstå mer om universums spelregler.

 

Senaste forskningsoutput

Torbjörn Sjöstrand, 2019, I : Nuclear Physics A. 982, s. 43-49 7 s.

Forskningsoutput: TidskriftsbidragArtikel i vetenskaplig tidskrift

Torbjörn Sjöstrand, 2019, Multiple Parton Interactions at the LHC. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Hackensack, NJ, s. 191-225 35 s. (Advanced Series on Directions in High Energy Physics; vol. 29).

Forskningsoutput: Kapitel i bok/rapport/Conference proceedingKapitel samlingsverk

et al., 2018 aug 1, I : Physical Review D. 98, 3, 030001.

Forskningsoutput: TidskriftsbidragÖversiktsartikel

Visa alla (77)